ガス状況判断装置、ガス状況判断方法及びトリガ信号発生装置
【課題】計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることが可能なガス状況判断装置、ガス状況判断方法及びトリガ信号発生装置を提供する。
【解決手段】ガスメータ40のCPU43は、所定時間毎に圧力センサ41から計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生機能と、仮トリガ信号発生機能により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号を前記トリガ信号として発生させる本トリガ信号発生機能と、を有する。
【解決手段】ガスメータ40のCPU43は、所定時間毎に圧力センサ41から計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生機能と、仮トリガ信号発生機能により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号を前記トリガ信号として発生させる本トリガ信号発生機能と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガス状況判断装置、ガス状況判断方法及びトリガ信号発生装置に関する。
【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システムが提案されている。このガス器具判断システムでは、流路内を流れるガスの流量値をある程度長時間監視し、ガスの流量値の推移である流量値パターンを認識して、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)。
【0003】
しかし、ガス器具判断システムでは、流路内を流れるガスの流量値をある程度長時間監視しなければならず、短時間でガス器具を判断することができない。このため、短時間におけるガスの流量値から使用されたガス器具(以下、使用ガス器具という)を判断できることが望まれるが、異なるガス器具であっても、短時間における流量値だけを見れば、ほぼ同じ流量値を示すものもあり、使用ガス器具の判断に誤りが生じる可能性が高まる。
【0004】
そこで、短時間における波形から、使用ガス器具を判断するガス状況判断装置が提案されている。このガス状況判断装置では、ガス器具使用開始直後又は終了直後の微小時間において、圧力や流量の計測値に使用ガス器具特有の振動が発生するという理論に基づくものである。そして、このガス状況判断装置は、ガス器具使用開始時点や終了時点を判断するために、計測値を監視し、この計測値が所定以上変化した場合にトリガ信号を発生させている。トリガ信号が発生されると、ガス状況判断装置は、トリガ信号発生後の微小時間(例えば最大2秒)における波形を高速サンプリングにより取得し、取得された微小時間における波形の特徴からガス器具を判断するようにしている。また、このガス器具判断装置では、微小時間における波形の特徴からガス漏れについても判断するようになっている。これにより、このガス状況判断装置では、微小時間におけるデータ取得によって使用ガス器具及びガス漏れの判断ができ、短時間のガス器具判断及びガス漏れ判断を可能としている(例えば特許文献4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−148728号公報
【特許文献2】特開2008−107262号公報
【特許文献3】特開2008−107301号公報
【特許文献4】特開2008−108169号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、特許文献4に記載のガス状況判断装置では、ガス圧力やガス流量の計測値変化後の微小時間における波形を得る必要があるため、計測値変化時点を正確に判断してトリガ信号を発生させる必要がある。しかし、特許文献4に記載のガス状況判断装置では、計測値変化時点の判断の正確性について向上の余地があるものであった。すなわち、計測値が所定以上変化した場合にトリガ信号を発生させるとすると、圧力や流量の計測値に振動があった場合には、その時点においてトリガ信号を発生させてしまう。このため、ガス器具の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れ発生時点における計測値の変化時点を正確に判断できず、誤ったトリガ信号を発生させてしまう可能性があった。
【0007】
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、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることが可能なガス状況判断装置、ガス状況判断方法及びトリガ信号発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のガス状況判断装置は、流路内のガス圧力に応じた計測値の信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた計測値の信号を出力する流量センサの少なくとも一方からなる計測センサと、トリガ信号を発生させるトリガ信号発生手段と、トリガ信号発生手段によるトリガ信号の発生時点から微小時間中に計測センサにより出力された計測値からなる波形に基づいて、ガス漏れ及び使用されたガス器具の少なくとも一方を判断する判断手段と、を備え、トリガ信号発生手段は、所定時間毎に計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生手段と、仮トリガ信号発生手段により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる本トリガ信号発生手段と、を有することを特徴とする。
【0009】
また、本発明のガス状況判断方法は、トリガ信号を発生させるトリガ信号発生工程と、トリガ信号発生工程におけるトリガ信号の発生時点から微小時間中に、流路内のガス圧力に応じた計測値の信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた計測値の信号を出力する流量センサの少なくとも一方からなる計測センサにより出力された計測値からなる波形に基づいて、ガス漏れ及び使用されたガス器具の少なくとも一方を判断する判断工程と、を備え、トリガ信号発生工程では、所定時間毎に計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生工程と、仮トリガ信号発生工程において仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる本トリガ信号発生工程と、を有することを特徴とする。
【0010】
また、本発明のトリガ信号発生装置は、トリガ信号を発生させるトリガ信号発生装置であって、所定時間毎に計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生手段と、仮トリガ信号発生手段により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる本トリガ信号発生手段と、を備えることを特徴とする。
【0011】
これらによれば、所定時間毎に計測センサからの計測値を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる。このため、まず読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化があった場合に、仮トリガ信号を発生させることとなり、所定値より大きな変化があった場合を、ガス器具の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れ発生時点における計測値の変化時点と判断せず、トリガ信号を発生させない。
【0012】
そして、仮トリガ信号が発生された場合、所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる。このため、仮トリガ信号が発生された後には、規定時間前からの計測値を参照し、これら計測値が規定時間前の計測値に対して複数回連続して同一方向に第2所定値以上変化していることを判断することとなる。ここで、ガス器具の使用開始時やガス漏れ発生時には、ガス流量が所定の流量値に達するまで、ガス圧力は連続して低下する傾向にあり、ガス流量は連続して上昇する傾向にある。同様に、ガス器具の使用終了時には、ガス流量が所定の流量値に低下するまで、ガス圧力は連続して上昇する傾向にあり、ガス流量は連続して低下する傾向にある。よって、同一方向への第2所定値以上の変化の連続性を判断することで、より正確にガス器具の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れ発生時点を判断して本トリガ信号をトリガ信号として発生させることができる。
【0013】
従って、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明のガス状況判断装置、ガス状況判断方法及びトリガ信号発生装置によれば、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態に係るガス器具判断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】図2に示したCPU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】ガス漏れ時における圧力変化を示す図である。
【図5】ガス漏れ時における連続NCCを示すグラフである。
【図6】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7】図2に示したCPU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8】図2に示したCPU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、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9】図2に示したCPU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10】図2に示したCPUによる仮トリガ信号の発生の様子を示すタイミングチャートである。
【図11】図2に示したCPUによる本トリガ信号の発生の様子を示すタイミングチャートである。
【図12】本実施形態に係るガス状況判断方法を示すフローチャートである。
【図13】図12に示した仮トリガ信号発生処理(S1)の詳細を示すフローチャートである。
【図14】図12に示した本トリガ信号発生処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。
【図15】図12に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S6)の詳細を示すフローチャートであって、第1の判断手法を示している。
【図16】図12に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S6)の詳細を示すフローチャートであって、第2の判断手法を示している。
【図17】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18】図2に示したCPUにより算出される算出される連続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19】図2に示したCPU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20】第2実施形態に係るガス状況判断方法を示すフローチャートである。
【図21】図20に示した終了ガス器具判断処理(S56)の詳細を示すフローチャートであって、第1の判断手法を示している。
【図22】図20に示した終了ガス器具判断処理(S56)の詳細を示すフローチャートであって、第2の判断手法を示している。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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器具判断装置を含むガス器具判断システムの構成図である。ガス器具判断システム1は、ガスストーブ、ファンヒータ、ガス給湯器、床暖房及びガステーブルなどの複数のガス器具10と、ガス供給元の調整器20と、配管31,32と、ガスメータ(ガス器具判断装置)40とを備えている。
【0017】
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。
【0018】
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、A/D変換器42と、CPU(トリガ信号発生手段、判断手段)43と、メモリ44とを備えている。A/D変換器42とメモリ44とはCPU43に内蔵されていてもよい。A/D変換器42は圧力センサ41に内蔵されていてもよい。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(アナログ信号)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。
【0019】
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(アナログ信号)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。A/D変換器42は、圧力センサ41から出力されたアナログの計測値の信号を入力し、デジタル化してCPU43に出力するものである。
【0020】
CPU43の機能の1つは、ガス器具10の使用開始時点、及びガス漏れ発生時点における計測値の変化時点をとらえて、トリガ信号を発生させるものである。このCPU43は、圧力センサ41からA/D変換器42を介して送信されるデジタルの計測値の信号を所定時間(例えば2ms)毎に読み込む。また、CPU43は、デジタル信号が示す計測値のデータを規定時間(例えば25〜75msec)分メモリ44に記憶・蓄積させる。
【0021】
また、CPU43は、仮トリガ信号発生機能(仮トリガ信号発生手段)と、本トリガ信号発生機能(本トリガ信号発生手段)と、ガス漏れ/ガス器具判断機能(判断手段)を備えている。仮トリガ信号発生機能は、読み込んだ信号が示す計測値と、読み込んだ信号の規定時間前の信号が示す計測値とを比較し、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる機能である。この仮トリガ信号は、CPU43内で内部発生させられる。
【0022】
また、CPU43は、仮トリガ信号を発生すると本トリガ信号発生機能を有効化する。本トリガ信号発生機能は、仮トリガ信号が発生したときにおける圧力値の変化方向、すなわち所定値よりも大きな変化があったときの変化方向を特定する。ここで、本実施形態において変化方向は下回る方向である。
【0023】
さらに、本トリガ信号発生機能は、蓄積された規定時間前からの計測値を参照する。このとき、本トリガ信号発生機能は、規定時間前の計測値に対して、特定された変化方向(本実施形態においては下回る方向)に第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるか否かを判断する。本トリガ信号発生機能は、含まれると判断した場合、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる。この本トリガ信号についてもCPU43内で内部発生させられる。
【0024】
メモリ44は、圧力センサ41からの信号が示す計測値の情報を記憶するものである。すなわち、メモリ44は、規定時間分の圧力データを記憶・蓄積するものである。また、CPU43は、トリガ信号が発生すると、トリガ信号発生時点から所定個数(例えば連続200個)の圧力データを収集し、メモリ44に記憶させていく。そして、CPU43のガス漏れ/ガス器具判断機能は有効化し、所定個数の圧力データに基づいて、ガス漏れや使用ガス器具10を判断する。
【0025】
また、CPU43のガス漏れ/ガス器具判断機能が有効化すると、本トリガ信号発生機能は、機能を停止する。
【0026】
次に、CPU43による使用ガス器具10及びガス漏れの判断手法について説明する。まず、本件発明者らは、ガス器具10の使用開始直後やガス漏れ発生直後の微小時間(例えば最大で2s)において圧力の計測値に振動が発生することを見出した。以下の判断手法では、この振動を解析することにより使用ガス器具10及びガス漏れを判断することとなる。なお、以下では、2つの判断手法を例示するが、判断手法は以下のものに限られるものではない。
【0027】
まず、第1の判断手法について説明する。第1の判断手法は、類似度推移を用いるものである。具体的に本実施形態において類似度推移とは連続NCCであり、連続NCCとは、連続的な正規相互相関(NCC:Normalized Cross Correlation)をいう。
【0028】
第1の判断手法において使用ガス器具10及びガス漏れの判断にあたり、CPU43は、まず所定の波形を生成する。ここで、生成される波形は、例えばガス漏れ発生時に得られると予測されるガス漏れ発生時の振動波形である。
【0029】
図3は、図2に示したCPU43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3に示すように、CPU43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。
【0030】
次いで、CPU43は、生成した所定の振動波形と、所定個数の圧力データから形成される波形との類似度推移を算出する。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。CPU43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(すなわち、連続NCCという)を求める。
【数1】
【0031】
類似度推移の算出後、CPU43は、算出した類似度推移の代表値が閾値以上である場合に、ガス漏れが発生していると判断する。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、トリガ信号が発生してから、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。
【0032】
図4は、ガス漏れ時における圧力変化を示す図である。図4に示すように、ガス漏れ発生時には、圧力が低下しつつ振動する波形を示すこととなる。この波形は、図3に示したようにCPU43により生成されたガス漏れ振動波形と相関が高い。このため、類似度推移の代表値は高い値を示すこととなり、CPU43はガス漏れが発生したと判断することとなる。
【0033】
図5は、ガス漏れ時における連続NCCを示すグラフである。なお、図5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。
【0034】
図5に示すように、ガス漏れ時において圧力変化の発生直後(時刻0秒付近)における連続NCCは、「0.7」から「0.8」程度の値を示す。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。よって、CPU43は、算出した類似度推移の代表値が「0.9」以上である場合に、ガス漏れが発生していると判断する。
【0035】
図6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。
【0036】
図6(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6(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6(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。
【0037】
図7は、図2に示したCPU43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。
【0038】
ガステーブルの使用が開始した場合、図6(a)の振動波形が得られ、CPU43により算出される連続NCCは図7(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。
【0039】
また、小型湯沸器の使用が開始した場合、図6(b)の振動波形が得られ、CPU43により算出される連続NCCは図7(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。
【0040】
また、給湯器の使用が開始した場合、図6(c)の振動波形が得られ、CPU43により算出される連続NCCは図7(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。
【0041】
このようにガス器具10の使用開始時において、連続NCCは大半の期間で「0.9」以上を示さない。このため、判断部52aは、連続NCCの代表値が閾値以上でない場合、ガス漏れ発生でなくガス器具10が使用されたと判断する。
【0042】
また、連続NCCはガス器具10毎に異なっている。このため、CPU43は、このような連続NCCのパターンから使用ガス器具10を判断する。具体的にはメモリ44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、メモリ44は、ガステーブルについて図7(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7(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7(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、CPU43は、メモリ44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。
【0043】
次に、CPU43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。CPU43は、以下のようにしてガス漏れ振動波形を生成する。まず、CPU43は以下の式(2)を記憶している。
【数2】
【0044】
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4を参照して説明する。
【0045】
CPU43は、以下の式(3)から、減衰振動の周波数ωdを算出する。
【数3】
【0046】
ここで、Tpは行き過ぎ時間であり、図4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。CPU43は、計測値データから最初の極値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。
【0047】
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。
【0048】
次に、CPU43は、以下の式(4)から、ゲインKを算出する。
【数4】
【0049】
このような式であるため、CPU43は、計測値データから極値V1,M,V2が確認されると、式(4)からゲインKを算出する。
【0050】
なお、図4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、CPU43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4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、CPU43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。
【0051】
次いで、CPU43は、以下の式(5)から、減衰比ζを算出する。
【数5】
【0052】
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。
【0053】
このような式であるため、CPU43は、計測値データから極値V1,Mが確認されると、式(5)から減衰比ζを算出する。
【0054】
以上のように、CPU43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、CPU43は、求めた式と、計測値データ(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。
【0055】
ここで、CPU43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4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、CPU43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。
【0056】
具体的にCPU43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】
【0057】
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。
【0058】
さらに、この場合、CPU43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。
【0059】
次に、第2の判断手法について説明する。第2の判断手法は、スペクトルデータを用いるものである。具体的に本実施形態に係るCPU43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、CPU43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。
【0060】
図8は、図2に示したCPU43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、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8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。
【0061】
図9は、図2に示したCPU43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。
【0062】
図9(a)に示すように、ガステーブルの使用が開始した場合、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付近において大きな振幅を示す傾向がある。また、図9(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9(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180Hz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。
【0063】
また、メモリ44は、図8及び図9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、CPU43は、このスペクトルデータに基づいて、ガス漏れ及び使用ガス器具10を判断する。
【0064】
すなわち、CPU43は、算出したスペクトルデータと、メモリ44に記憶されたスペクトルデータとを比較し、類似度が最も高いスペクトルデータを特定し、ガス漏れの発生や使用ガス器具10について判断する。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。
【0065】
次に、本実施形態に係るCPU43によるトリガ信号発生について詳細に説明する。上記したように、CPU43は、仮トリガ信号発生機能と、本トリガ信号発生機能とを備えている。CPU43は、これらの機能によりガス漏れ発生時やガス器具10の使用開始時をより正確にとらえて圧力データを収集するようにしている。
【0066】
図10は、図2に示したCPU43による仮トリガ信号の発生の様子を示すタイミングチャートである。上記したように、CPU43は所定時間毎に圧力センサ41からデジタルに変換された信号を読み込んでいる。そして、CPU43は、読み込んだ時点の計測値と、規定時間(図10に示すNmsecに相当)前の圧力の計測値とを比較する。ここで、読み込んだ時点の計測値がa(I+n)であり、規定時間前の計測値が図10に示すa(I)である。
【0067】
そして、CPU43は、信号a(I)よりも信号a(I+n)が示す圧力値が所定値(図10に示すTH1(例えば17〜33Pa))を超えて下回る場合に、仮トリガ信号を内部発生させる。
【0068】
図11は、図2に示したCPU43による本トリガ信号の発生の様子を示すタイミングチャートである。CPU43は、仮トリガ信号を発生させると、本トリガ信号発生機能を有効化し、仮トリガ信号が発生したときにおける圧力値の変化方向、すなわち所定値TH1よりも大きな変化があったときの変化方向を特定する。ここで、特定される変化方向は下回る方向である。
【0069】
次いで、CPU43は、特定された変化方向(本実施形態においては下回る方向)に第2所定値(図11に示すTH2(例えば8〜18Pa、但しTH1>TH2))以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回(例えば3回)連続して含まれるか否かを判断する。ここで、規定時間前からの計測値とは、図11に示すa(I)からa(I+n)の計測値である。
【0070】
図11を参照すると、まず、計測値a(k−4)において第2所定値TH2以下となっている。しかし、計測値a(k−3)は第2所定値TH2以下となっていない。このため、CPU43は、第2所定値TH2以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれていると判断しない。
【0071】
その後、計測値a(k−2)において再度第2所定値TH2以下となっている。しかし、計測値a(k−1)は第2所定値TH2以下となっていない。このため、この場合も同様に、CPU43は、第2所定値TH2以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれていると判断しない。
【0072】
次いで、計測値a(k)において再度第2所定値TH2以下となっている。さらに、これと連続して計測値a(k+1)及び計測値a(k+2)が第2所定値TH2以下となっている。このため、CPU43は、第2所定値TH2以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれていると判断する。これにより、CPU43は本トリガ信号をトリガ信号として発生させる。このとき、トリガ信号の発生タイミングは計測値a(k−1)の時点である。なお、図11から明らかなように、計測値a(k)、計測値a(k+1)及び計測値a(k+2)が第2所定値TH2以上変化していれば、計測値a(k)、計測値a(k+1)及び計測値a(k+2)のそれぞれの大小関係は問題とはならない。
【0073】
以上のようにトリガ信号が発生すると、CPU43は、a(k−1)から所定個数の圧力データを蓄積記憶させ、蓄積された圧力データに基づいて上記したガス漏れ及び使用ガス器具10の判断処理が実行されることとなる。
【0074】
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係るガス状況判断方法を説明する。図12は、本実施形態に係るガス状況判断方法を示すフローチャートである。
【0075】
まず、CPU43は、仮トリガ信号発生処理を実行する(S1)。この処理により、仮トリガ信号が発生するか否かが決定される。その後、CPU43は、ステップS1において仮トリガ信号が発生したか否かを判断する(S2)。
【0076】
仮トリガ信号が発生していないと判断した場合(S2:NO)、処理はステップS1に移行する。一方、仮トリガ信号が発生したと判断した場合(S2:YES)、CPU43は、本トリガ信号発生処理を実行する(S3)。この処理により、本トリガ信号が発生するか否かが決定される。その後、CPU43は、ステップS3において本トリガ信号が発生したか否かを判断する(S4)。
【0077】
本トリガ信号が発生していないと判断した場合(S4:NO)、処理はステップS1に移行する。一方、本トリガ信号が発生したと判断した場合(S4:YES)、CPU43は、メモリ44に圧力データを所定個数記憶させる(S5)。その後、CPU43は、ガス漏れ/開始ガス器具判断処理を実行する(S6)。次に、CPU43は、ステップS6の処理においてガス漏れが発生していたか否かを判断する(S7)。ガス漏れが発生していたと判断した場合(S7:YES)、CPU43は保安処理を実行し(S8)、図12に示す処理は終了する。
【0078】
一方、ガス漏れが発生していなかったと判断した場合(S7:NO)、CPU43は、保安処理を実行せず、図12に示す処理は終了する。
【0079】
図13は、図12に示した仮トリガ信号発生処理(S1)の詳細を示すフローチャートである。図13に示すように仮トリガ信号発生処理において、まずCPU43は、圧力センサ41から送信されてA/D変換器42により変換されたデジタル信号を読み込む(S11)。
【0080】
次いで、CPU43は、規定時間前の計測値に対して、ステップS11にて読み込んだデジタル信号が示す計測値が所定値TH1を超えて変化しているか否かを判断する(S12)。
【0081】
所定値TH1を超えて変化しなかったと判断した場合(S12:NO)、図13に示す処理は終了し、処理は図12のステップS2に移行する。一方、所定値TH1を超えて変化したと判断した場合(S12:YES)、CPU43は、仮トリガ信号を発生させる(S13)。そして、図13に示す処理は終了し、処理は図12のステップS2に移行する。
【0082】
図14は、図12に示した本トリガ信号発生処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。図14に示すように、まずCPU43は、圧力に所定値TH1より大きな変化があった場合の変化方向を特定する(S21)。次いで、CPU43は、規定時間前からの計測値のうち、ステップS21により特定された変化方向に第2所定値TH2以上変化した値が、複数回(例えば3回)連続して含まれるか否かを判断する(S22)。
【0083】
複数回連続して含まれないと判断した場合(S22:NO)、図14に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS4に移行する。一方、複数回連続して含まれると判断した場合(S22:YES)、CPU43は、本トリガ信号を発生させる(S23)。このとき、そして、図14に示す処理は終了し、処理は図12のステップS4に移行する。なお、ステップS23において本トリガ信号の発生時点は、複数回連続する計測値の1つ前の計測値がCPU43に入力された時点である。また、本トリガ信号の発生時点は、これに限らず、規定時間前であってもよいし、所定値TH1を超える変化があった時点でもよいし、他の時点であってもよい。
【0084】
図15は、図12に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S6)の詳細を示すフローチャートであって、第1の判断手法を示している。図15に示すように、まず、CPU43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(S31)。このとき、CPU43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。
【0085】
次に、CPU43は、ステップS31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(S32)。このとき、CPU43は、ステップS31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。
【0086】
そして、CPU43は、ステップS32において生成されたガス漏れ振動波形と、受信した圧力データ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(S33)。
【0087】
次に、CPU43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(S34)。代表値が閾値以上であると判断した場合(S34:YES)、CPU43は、ガス漏れが発生していると判断する(S35)。その後、図15に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS7に移行する。
【0088】
代表値が閾値以上でないと判断した場合(S34:NO)、CPU43は、記憶されているガス器具10毎の類似度推移データを読み出す(S36)。次いで、CPU43は、ステップS36にて読み出したガス器具10毎の連続NCCデータのうち、ステップS33において算出した連続NCCと最も近いものを特定し、使用が開始したガス器具10を判断する(S37)。その後、図15に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS7に移行する。
【0089】
なお、図15に示す処理では、ステップS37において使用が開始したガス器具10を判断するのに先立って、ステップS34におい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。
【0090】
図16は、図12に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S6)の詳細を示すフローチャートであって、第2の判断手法を示している。
【0091】
図16に示すように、まず、CPU43は、微小時間中に得られた振動波形から、スペクトルデータを算出する(S41)。その後、CPU43は、ガス漏れのスペクトルデータを読み出し(S42)、読み出したガス漏れのスペクトルデータと、ステップS41にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する(S43)。
【0092】
次に、CPU43は、ステップS43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(S44)。ステップS43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(S44:YES)、CPU43はガス漏れが発生したと判断する(S45)。そして、図16に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS7に移行する。
【0093】
ところで、ステップS43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(S44:NO)、CPU43は、ガス器具10毎のスペクトルデータを読み出し(S46)、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S41にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する(S47)。
【0094】
その後、CPU43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の使用が開始したと判断する(S48)。そして、図16に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS7に移行する。
【0095】
なお、図16に示す処理では、ステップS48において使用が開始したガス器具10を判断するのに先立って、ステップS44におい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。
【0096】
このようにして、本実施形態に係るガスメータ40及びガス状況判断方法によれば、所定時間毎に圧力センサ41からの計測値を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値TH1より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる。このため、まず読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値TH1より大きな変化があった場合に、仮トリガ信号を発生させることとなり、所定値TH1より大きな変化があった場合を、ガス器具の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れ発生時点における計測値の変化時点と判断せず、トリガ信号を発生させない。
【0097】
そして、仮トリガ信号が発生された場合、所定値TH1より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値TH2以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる。このため、仮トリガ信号が発生された後には、規定時間前からの計測値を参照し、これら計測値が規定時間前の計測値に対して複数回連続して同一方向に第2所定値TH2以上変化していることを判断することとなる。ここで、ガス器具10の使用開始時やガス漏れ発生時には、ガス流量が所定の流量値に達するまで、ガス圧力は連続して低下する傾向にある。よって、同一方向への第2所定値TH2以上の変化の連続性を判断することで、より正確にガス器具10の使用開始時点やガス漏れ発生時点を判断して本トリガ信号をトリガ信号として発生させることができる。
【0098】
従って、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【0099】
次に、本実施形態に係るガスメータ40及びガス状況判断方法の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係るガスメータ40は、第1実施形態のものと同様であるが、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について説明する。
【0100】
まず、第1実施形態においてCPU43は、ガス器具10の使用開始時及びガス漏れ発生時を正確に判断することを目的としていたが、第2実施形態おいてCPU43は、ガス器具10の使用終了時を正確に判断することを目的としている。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用終了直後の微小時間(例えば最大で2s)においても圧力の計測値に振動が発生することを見出した。特に、この振動は、ガス器具10の使用開始時と同様に、ガス器具10毎に特徴を示すものである。このため、第2実施形態では、使用開始時等と終了時との相違から、第1実施形態と各種処理内容が異なっている。
【0101】
詳細には図2に示す構成において、CPU43は、A/D変換器42から出力されたデジタル信号が示す計測値が規定時間前の計測値よりも、所定値TH1を超えて上回る場合に、仮トリガ信号を発生させる。
【0102】
また、ガス器具10の使用終了時においては、使用開始時と得られる振動波形が異なることから連続NCCやスペクトルデータについても第1実施形態と異なっている。
【0103】
図17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。
【0104】
図17(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17(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17(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。
【0105】
図18は、図2に示したCPU43により算出される算出される連続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。
【0106】
ガステーブルの使用が終了した場合、図17(a)の振動波形が得られ、類似度推移算出部52cにより算出される連続NCCは図18(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」程度となり、その後「0.6」付近を維持する。
【0107】
また、小型湯沸器の使用が終了した場合、図17(b)の振動波形が得られ、類似度推移算出部52cにより算出される連続NCCは図18(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「0.2」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、再度「0.3」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。次に、連続NCCは「0.7」付近までゆっくりと上昇する。
【0108】
また、給湯器の使用が終了した場合、図17(c)の振動波形が得られ、類似度推移算出部52cにより算出される連続NCCは図18(c)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0.02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。次に、連続NCCは「0.7」付近までゆっくりと上昇する。
【0109】
このように、ガス器具10の使用終了時においても連続NCCはガス器具10毎に異なり、CPU43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。具体的にはメモリ44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、メモリ44は、ガステーブルについて図18(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18(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18(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、CPU43は、メモリ44に記憶された連続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。
【0110】
図19は、図2に示したCPU43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。
【0111】
図19(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付近において大きな振幅を示す傾向がある。また、図19(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150Hz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19(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。
【0112】
また、メモリ44は、図19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、CPU43は、メモリ44に記憶された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。
【0113】
すなわち、CPU43は、算出したスペクトルデータと、メモリ44に記憶されたスペクトルデータとを比較し、類似度が最も高いスペクトルデータを特定し、使用が終了したガス器具10について判断する。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。
【0114】
図20は、第2実施形態に係るガス状況判断方法を示すフローチャートである。なお、図20に示すステップS51〜S55の処理は、図12に示すステップS1〜S5の処理と同様であるため、説明を省略する。
【0115】
図20に示すように、ステップS56においてCPU43は、終了ガス器具判断処理を実行する(S56)。この処理により、使用が終了したガス器具10が判断される。その後、図20に示す処理は終了する。
【0116】
図21は、図20に示した終了ガス器具判断処理(S56)の詳細を示すフローチャートであって、第1の判断手法を示している。図21に示すステップS61〜S63において、図15に示したステップS31〜S33と同様の処理が実行される。
【0117】
その後、図21に示すステップS64,S65において、図15に示したステップS36,S37と同様の処理が実行される。そして、図21に示す処理は終了し、処理は図20に示すステップS57に移行する。
【0118】
図22は、図20に示した終了ガス器具判断処理(S56)の詳細を示すフローチャートであって、第2の判断手法を示している。図22に示すステップS71において、図16に示したステップS41と同様の処理が実行される。
【0119】
その後、図22に示すステップS72〜S74において、図16に示したステップS46〜S48と同様の処理が実行される。そして、図22に示す処理は終了し、処理は図20に示すステップS57に移行する。
【0120】
このようにして、第2実施形態に係るガスメータ40及びガス状況判断方法によれば、第1実施形態と同様に、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【0121】
さらに、第2実施形態によれば、ガス器具10の終了時点についてもより正確に判断することができる。
【0122】
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し、各実施形態を組み合わせてもよい。
【0123】
例えば、上記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。
【0124】
また、上記実施形態においてCPU43は、記憶した連続NCCデータのうち、算出した連続NCCと類似するものが存在しない場合、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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
また、本実施形態においてメモリ44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、ガス給湯器ではガス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、メモリ44に記憶される連続NCCデータが1つだけであると、ガス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、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。
【0128】
また、上記実施形態においてCPU43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、ガス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。
【0129】
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4や図6や図17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。
【0130】
さらに、上記実施形態では圧力センサ41を備えているが、これに代えて、又はこれに加えて流量センサを備えていてもよい。なお、流量センサは、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。ここで、圧力と流量とには一定の相関がある。このため、流量センサからの信号に基づいてガス器具10の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れの発生時を判断してもよい。この場合、第1実施形態においてCPU43は、A/D変換器42を介して入力された信号が示す計測値が規定時間前の計測値よりも所定値を超えて大きい場合に、仮トリガ信号を発生させることとなる。また、第2実施形態においては、上記の逆となる。
【0131】
さらに、上記実施形態においては、仮トリガ信号発生機能及び本トリガ信号発生機能を有したトリガ信号発生装置として用いることも可能である。この場合、既存のガスメータ40に外付けなどして、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【符号の説明】
【0132】
1…ガス器具判断システム
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(ガス状況判断装置)
41…圧力センサ
42…A/D変換器
43…CPU(トリガ信号発生手段、仮トリガ信号発生機能、本トリガ信号発生機能、判断手段)
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガス状況判断装置、ガス状況判断方法及びトリガ信号発生装置に関する。
【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システムが提案されている。このガス器具判断システムでは、流路内を流れるガスの流量値をある程度長時間監視し、ガスの流量値の推移である流量値パターンを認識して、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)。
【0003】
しかし、ガス器具判断システムでは、流路内を流れるガスの流量値をある程度長時間監視しなければならず、短時間でガス器具を判断することができない。このため、短時間におけるガスの流量値から使用されたガス器具(以下、使用ガス器具という)を判断できることが望まれるが、異なるガス器具であっても、短時間における流量値だけを見れば、ほぼ同じ流量値を示すものもあり、使用ガス器具の判断に誤りが生じる可能性が高まる。
【0004】
そこで、短時間における波形から、使用ガス器具を判断するガス状況判断装置が提案されている。このガス状況判断装置では、ガス器具使用開始直後又は終了直後の微小時間において、圧力や流量の計測値に使用ガス器具特有の振動が発生するという理論に基づくものである。そして、このガス状況判断装置は、ガス器具使用開始時点や終了時点を判断するために、計測値を監視し、この計測値が所定以上変化した場合にトリガ信号を発生させている。トリガ信号が発生されると、ガス状況判断装置は、トリガ信号発生後の微小時間(例えば最大2秒)における波形を高速サンプリングにより取得し、取得された微小時間における波形の特徴からガス器具を判断するようにしている。また、このガス器具判断装置では、微小時間における波形の特徴からガス漏れについても判断するようになっている。これにより、このガス状況判断装置では、微小時間におけるデータ取得によって使用ガス器具及びガス漏れの判断ができ、短時間のガス器具判断及びガス漏れ判断を可能としている(例えば特許文献4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−148728号公報
【特許文献2】特開2008−107262号公報
【特許文献3】特開2008−107301号公報
【特許文献4】特開2008−108169号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、特許文献4に記載のガス状況判断装置では、ガス圧力やガス流量の計測値変化後の微小時間における波形を得る必要があるため、計測値変化時点を正確に判断してトリガ信号を発生させる必要がある。しかし、特許文献4に記載のガス状況判断装置では、計測値変化時点の判断の正確性について向上の余地があるものであった。すなわち、計測値が所定以上変化した場合にトリガ信号を発生させるとすると、圧力や流量の計測値に振動があった場合には、その時点においてトリガ信号を発生させてしまう。このため、ガス器具の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れ発生時点における計測値の変化時点を正確に判断できず、誤ったトリガ信号を発生させてしまう可能性があった。
【0007】
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、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることが可能なガス状況判断装置、ガス状況判断方法及びトリガ信号発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のガス状況判断装置は、流路内のガス圧力に応じた計測値の信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた計測値の信号を出力する流量センサの少なくとも一方からなる計測センサと、トリガ信号を発生させるトリガ信号発生手段と、トリガ信号発生手段によるトリガ信号の発生時点から微小時間中に計測センサにより出力された計測値からなる波形に基づいて、ガス漏れ及び使用されたガス器具の少なくとも一方を判断する判断手段と、を備え、トリガ信号発生手段は、所定時間毎に計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生手段と、仮トリガ信号発生手段により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる本トリガ信号発生手段と、を有することを特徴とする。
【0009】
また、本発明のガス状況判断方法は、トリガ信号を発生させるトリガ信号発生工程と、トリガ信号発生工程におけるトリガ信号の発生時点から微小時間中に、流路内のガス圧力に応じた計測値の信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた計測値の信号を出力する流量センサの少なくとも一方からなる計測センサにより出力された計測値からなる波形に基づいて、ガス漏れ及び使用されたガス器具の少なくとも一方を判断する判断工程と、を備え、トリガ信号発生工程では、所定時間毎に計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生工程と、仮トリガ信号発生工程において仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる本トリガ信号発生工程と、を有することを特徴とする。
【0010】
また、本発明のトリガ信号発生装置は、トリガ信号を発生させるトリガ信号発生装置であって、所定時間毎に計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生手段と、仮トリガ信号発生手段により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる本トリガ信号発生手段と、を備えることを特徴とする。
【0011】
これらによれば、所定時間毎に計測センサからの計測値を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる。このため、まず読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化があった場合に、仮トリガ信号を発生させることとなり、所定値より大きな変化があった場合を、ガス器具の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れ発生時点における計測値の変化時点と判断せず、トリガ信号を発生させない。
【0012】
そして、仮トリガ信号が発生された場合、所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる。このため、仮トリガ信号が発生された後には、規定時間前からの計測値を参照し、これら計測値が規定時間前の計測値に対して複数回連続して同一方向に第2所定値以上変化していることを判断することとなる。ここで、ガス器具の使用開始時やガス漏れ発生時には、ガス流量が所定の流量値に達するまで、ガス圧力は連続して低下する傾向にあり、ガス流量は連続して上昇する傾向にある。同様に、ガス器具の使用終了時には、ガス流量が所定の流量値に低下するまで、ガス圧力は連続して上昇する傾向にあり、ガス流量は連続して低下する傾向にある。よって、同一方向への第2所定値以上の変化の連続性を判断することで、より正確にガス器具の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れ発生時点を判断して本トリガ信号をトリガ信号として発生させることができる。
【0013】
従って、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明のガス状況判断装置、ガス状況判断方法及びトリガ信号発生装置によれば、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態に係るガス器具判断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】図2に示したCPU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】ガス漏れ時における圧力変化を示す図である。
【図5】ガス漏れ時における連続NCCを示すグラフである。
【図6】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7】図2に示したCPU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8】図2に示したCPU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、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9】図2に示したCPU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10】図2に示したCPUによる仮トリガ信号の発生の様子を示すタイミングチャートである。
【図11】図2に示したCPUによる本トリガ信号の発生の様子を示すタイミングチャートである。
【図12】本実施形態に係るガス状況判断方法を示すフローチャートである。
【図13】図12に示した仮トリガ信号発生処理(S1)の詳細を示すフローチャートである。
【図14】図12に示した本トリガ信号発生処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。
【図15】図12に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S6)の詳細を示すフローチャートであって、第1の判断手法を示している。
【図16】図12に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S6)の詳細を示すフローチャートであって、第2の判断手法を示している。
【図17】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18】図2に示したCPUにより算出される算出される連続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19】図2に示したCPU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20】第2実施形態に係るガス状況判断方法を示すフローチャートである。
【図21】図20に示した終了ガス器具判断処理(S56)の詳細を示すフローチャートであって、第1の判断手法を示している。
【図22】図20に示した終了ガス器具判断処理(S56)の詳細を示すフローチャートであって、第2の判断手法を示している。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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器具判断装置を含むガス器具判断システムの構成図である。ガス器具判断システム1は、ガスストーブ、ファンヒータ、ガス給湯器、床暖房及びガステーブルなどの複数のガス器具10と、ガス供給元の調整器20と、配管31,32と、ガスメータ(ガス器具判断装置)40とを備えている。
【0017】
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。
【0018】
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、A/D変換器42と、CPU(トリガ信号発生手段、判断手段)43と、メモリ44とを備えている。A/D変換器42とメモリ44とはCPU43に内蔵されていてもよい。A/D変換器42は圧力センサ41に内蔵されていてもよい。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(アナログ信号)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。
【0019】
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(アナログ信号)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。A/D変換器42は、圧力センサ41から出力されたアナログの計測値の信号を入力し、デジタル化してCPU43に出力するものである。
【0020】
CPU43の機能の1つは、ガス器具10の使用開始時点、及びガス漏れ発生時点における計測値の変化時点をとらえて、トリガ信号を発生させるものである。このCPU43は、圧力センサ41からA/D変換器42を介して送信されるデジタルの計測値の信号を所定時間(例えば2ms)毎に読み込む。また、CPU43は、デジタル信号が示す計測値のデータを規定時間(例えば25〜75msec)分メモリ44に記憶・蓄積させる。
【0021】
また、CPU43は、仮トリガ信号発生機能(仮トリガ信号発生手段)と、本トリガ信号発生機能(本トリガ信号発生手段)と、ガス漏れ/ガス器具判断機能(判断手段)を備えている。仮トリガ信号発生機能は、読み込んだ信号が示す計測値と、読み込んだ信号の規定時間前の信号が示す計測値とを比較し、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる機能である。この仮トリガ信号は、CPU43内で内部発生させられる。
【0022】
また、CPU43は、仮トリガ信号を発生すると本トリガ信号発生機能を有効化する。本トリガ信号発生機能は、仮トリガ信号が発生したときにおける圧力値の変化方向、すなわち所定値よりも大きな変化があったときの変化方向を特定する。ここで、本実施形態において変化方向は下回る方向である。
【0023】
さらに、本トリガ信号発生機能は、蓄積された規定時間前からの計測値を参照する。このとき、本トリガ信号発生機能は、規定時間前の計測値に対して、特定された変化方向(本実施形態においては下回る方向)に第2所定値以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるか否かを判断する。本トリガ信号発生機能は、含まれると判断した場合、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる。この本トリガ信号についてもCPU43内で内部発生させられる。
【0024】
メモリ44は、圧力センサ41からの信号が示す計測値の情報を記憶するものである。すなわち、メモリ44は、規定時間分の圧力データを記憶・蓄積するものである。また、CPU43は、トリガ信号が発生すると、トリガ信号発生時点から所定個数(例えば連続200個)の圧力データを収集し、メモリ44に記憶させていく。そして、CPU43のガス漏れ/ガス器具判断機能は有効化し、所定個数の圧力データに基づいて、ガス漏れや使用ガス器具10を判断する。
【0025】
また、CPU43のガス漏れ/ガス器具判断機能が有効化すると、本トリガ信号発生機能は、機能を停止する。
【0026】
次に、CPU43による使用ガス器具10及びガス漏れの判断手法について説明する。まず、本件発明者らは、ガス器具10の使用開始直後やガス漏れ発生直後の微小時間(例えば最大で2s)において圧力の計測値に振動が発生することを見出した。以下の判断手法では、この振動を解析することにより使用ガス器具10及びガス漏れを判断することとなる。なお、以下では、2つの判断手法を例示するが、判断手法は以下のものに限られるものではない。
【0027】
まず、第1の判断手法について説明する。第1の判断手法は、類似度推移を用いるものである。具体的に本実施形態において類似度推移とは連続NCCであり、連続NCCとは、連続的な正規相互相関(NCC:Normalized Cross Correlation)をいう。
【0028】
第1の判断手法において使用ガス器具10及びガス漏れの判断にあたり、CPU43は、まず所定の波形を生成する。ここで、生成される波形は、例えばガス漏れ発生時に得られると予測されるガス漏れ発生時の振動波形である。
【0029】
図3は、図2に示したCPU43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3に示すように、CPU43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。
【0030】
次いで、CPU43は、生成した所定の振動波形と、所定個数の圧力データから形成される波形との類似度推移を算出する。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。CPU43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(すなわち、連続NCCという)を求める。
【数1】
【0031】
類似度推移の算出後、CPU43は、算出した類似度推移の代表値が閾値以上である場合に、ガス漏れが発生していると判断する。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、トリガ信号が発生してから、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。
【0032】
図4は、ガス漏れ時における圧力変化を示す図である。図4に示すように、ガス漏れ発生時には、圧力が低下しつつ振動する波形を示すこととなる。この波形は、図3に示したようにCPU43により生成されたガス漏れ振動波形と相関が高い。このため、類似度推移の代表値は高い値を示すこととなり、CPU43はガス漏れが発生したと判断することとなる。
【0033】
図5は、ガス漏れ時における連続NCCを示すグラフである。なお、図5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。
【0034】
図5に示すように、ガス漏れ時において圧力変化の発生直後(時刻0秒付近)における連続NCCは、「0.7」から「0.8」程度の値を示す。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。よって、CPU43は、算出した類似度推移の代表値が「0.9」以上である場合に、ガス漏れが発生していると判断する。
【0035】
図6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。
【0036】
図6(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6(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6(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。
【0037】
図7は、図2に示したCPU43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。
【0038】
ガステーブルの使用が開始した場合、図6(a)の振動波形が得られ、CPU43により算出される連続NCCは図7(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。
【0039】
また、小型湯沸器の使用が開始した場合、図6(b)の振動波形が得られ、CPU43により算出される連続NCCは図7(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。
【0040】
また、給湯器の使用が開始した場合、図6(c)の振動波形が得られ、CPU43により算出される連続NCCは図7(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。
【0041】
このようにガス器具10の使用開始時において、連続NCCは大半の期間で「0.9」以上を示さない。このため、判断部52aは、連続NCCの代表値が閾値以上でない場合、ガス漏れ発生でなくガス器具10が使用されたと判断する。
【0042】
また、連続NCCはガス器具10毎に異なっている。このため、CPU43は、このような連続NCCのパターンから使用ガス器具10を判断する。具体的にはメモリ44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、メモリ44は、ガステーブルについて図7(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7(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7(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、CPU43は、メモリ44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。
【0043】
次に、CPU43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。CPU43は、以下のようにしてガス漏れ振動波形を生成する。まず、CPU43は以下の式(2)を記憶している。
【数2】
【0044】
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4を参照して説明する。
【0045】
CPU43は、以下の式(3)から、減衰振動の周波数ωdを算出する。
【数3】
【0046】
ここで、Tpは行き過ぎ時間であり、図4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。CPU43は、計測値データから最初の極値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。
【0047】
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。
【0048】
次に、CPU43は、以下の式(4)から、ゲインKを算出する。
【数4】
【0049】
このような式であるため、CPU43は、計測値データから極値V1,M,V2が確認されると、式(4)からゲインKを算出する。
【0050】
なお、図4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、CPU43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4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、CPU43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。
【0051】
次いで、CPU43は、以下の式(5)から、減衰比ζを算出する。
【数5】
【0052】
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。
【0053】
このような式であるため、CPU43は、計測値データから極値V1,Mが確認されると、式(5)から減衰比ζを算出する。
【0054】
以上のように、CPU43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、CPU43は、求めた式と、計測値データ(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。
【0055】
ここで、CPU43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4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、CPU43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。
【0056】
具体的にCPU43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】
【0057】
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。
【0058】
さらに、この場合、CPU43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。
【0059】
次に、第2の判断手法について説明する。第2の判断手法は、スペクトルデータを用いるものである。具体的に本実施形態に係るCPU43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、CPU43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。
【0060】
図8は、図2に示したCPU43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、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8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。
【0061】
図9は、図2に示したCPU43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。
【0062】
図9(a)に示すように、ガステーブルの使用が開始した場合、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付近において大きな振幅を示す傾向がある。また、図9(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9(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180Hz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。
【0063】
また、メモリ44は、図8及び図9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、CPU43は、このスペクトルデータに基づいて、ガス漏れ及び使用ガス器具10を判断する。
【0064】
すなわち、CPU43は、算出したスペクトルデータと、メモリ44に記憶されたスペクトルデータとを比較し、類似度が最も高いスペクトルデータを特定し、ガス漏れの発生や使用ガス器具10について判断する。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。
【0065】
次に、本実施形態に係るCPU43によるトリガ信号発生について詳細に説明する。上記したように、CPU43は、仮トリガ信号発生機能と、本トリガ信号発生機能とを備えている。CPU43は、これらの機能によりガス漏れ発生時やガス器具10の使用開始時をより正確にとらえて圧力データを収集するようにしている。
【0066】
図10は、図2に示したCPU43による仮トリガ信号の発生の様子を示すタイミングチャートである。上記したように、CPU43は所定時間毎に圧力センサ41からデジタルに変換された信号を読み込んでいる。そして、CPU43は、読み込んだ時点の計測値と、規定時間(図10に示すNmsecに相当)前の圧力の計測値とを比較する。ここで、読み込んだ時点の計測値がa(I+n)であり、規定時間前の計測値が図10に示すa(I)である。
【0067】
そして、CPU43は、信号a(I)よりも信号a(I+n)が示す圧力値が所定値(図10に示すTH1(例えば17〜33Pa))を超えて下回る場合に、仮トリガ信号を内部発生させる。
【0068】
図11は、図2に示したCPU43による本トリガ信号の発生の様子を示すタイミングチャートである。CPU43は、仮トリガ信号を発生させると、本トリガ信号発生機能を有効化し、仮トリガ信号が発生したときにおける圧力値の変化方向、すなわち所定値TH1よりも大きな変化があったときの変化方向を特定する。ここで、特定される変化方向は下回る方向である。
【0069】
次いで、CPU43は、特定された変化方向(本実施形態においては下回る方向)に第2所定値(図11に示すTH2(例えば8〜18Pa、但しTH1>TH2))以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回(例えば3回)連続して含まれるか否かを判断する。ここで、規定時間前からの計測値とは、図11に示すa(I)からa(I+n)の計測値である。
【0070】
図11を参照すると、まず、計測値a(k−4)において第2所定値TH2以下となっている。しかし、計測値a(k−3)は第2所定値TH2以下となっていない。このため、CPU43は、第2所定値TH2以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれていると判断しない。
【0071】
その後、計測値a(k−2)において再度第2所定値TH2以下となっている。しかし、計測値a(k−1)は第2所定値TH2以下となっていない。このため、この場合も同様に、CPU43は、第2所定値TH2以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれていると判断しない。
【0072】
次いで、計測値a(k)において再度第2所定値TH2以下となっている。さらに、これと連続して計測値a(k+1)及び計測値a(k+2)が第2所定値TH2以下となっている。このため、CPU43は、第2所定値TH2以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれていると判断する。これにより、CPU43は本トリガ信号をトリガ信号として発生させる。このとき、トリガ信号の発生タイミングは計測値a(k−1)の時点である。なお、図11から明らかなように、計測値a(k)、計測値a(k+1)及び計測値a(k+2)が第2所定値TH2以上変化していれば、計測値a(k)、計測値a(k+1)及び計測値a(k+2)のそれぞれの大小関係は問題とはならない。
【0073】
以上のようにトリガ信号が発生すると、CPU43は、a(k−1)から所定個数の圧力データを蓄積記憶させ、蓄積された圧力データに基づいて上記したガス漏れ及び使用ガス器具10の判断処理が実行されることとなる。
【0074】
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係るガス状況判断方法を説明する。図12は、本実施形態に係るガス状況判断方法を示すフローチャートである。
【0075】
まず、CPU43は、仮トリガ信号発生処理を実行する(S1)。この処理により、仮トリガ信号が発生するか否かが決定される。その後、CPU43は、ステップS1において仮トリガ信号が発生したか否かを判断する(S2)。
【0076】
仮トリガ信号が発生していないと判断した場合(S2:NO)、処理はステップS1に移行する。一方、仮トリガ信号が発生したと判断した場合(S2:YES)、CPU43は、本トリガ信号発生処理を実行する(S3)。この処理により、本トリガ信号が発生するか否かが決定される。その後、CPU43は、ステップS3において本トリガ信号が発生したか否かを判断する(S4)。
【0077】
本トリガ信号が発生していないと判断した場合(S4:NO)、処理はステップS1に移行する。一方、本トリガ信号が発生したと判断した場合(S4:YES)、CPU43は、メモリ44に圧力データを所定個数記憶させる(S5)。その後、CPU43は、ガス漏れ/開始ガス器具判断処理を実行する(S6)。次に、CPU43は、ステップS6の処理においてガス漏れが発生していたか否かを判断する(S7)。ガス漏れが発生していたと判断した場合(S7:YES)、CPU43は保安処理を実行し(S8)、図12に示す処理は終了する。
【0078】
一方、ガス漏れが発生していなかったと判断した場合(S7:NO)、CPU43は、保安処理を実行せず、図12に示す処理は終了する。
【0079】
図13は、図12に示した仮トリガ信号発生処理(S1)の詳細を示すフローチャートである。図13に示すように仮トリガ信号発生処理において、まずCPU43は、圧力センサ41から送信されてA/D変換器42により変換されたデジタル信号を読み込む(S11)。
【0080】
次いで、CPU43は、規定時間前の計測値に対して、ステップS11にて読み込んだデジタル信号が示す計測値が所定値TH1を超えて変化しているか否かを判断する(S12)。
【0081】
所定値TH1を超えて変化しなかったと判断した場合(S12:NO)、図13に示す処理は終了し、処理は図12のステップS2に移行する。一方、所定値TH1を超えて変化したと判断した場合(S12:YES)、CPU43は、仮トリガ信号を発生させる(S13)。そして、図13に示す処理は終了し、処理は図12のステップS2に移行する。
【0082】
図14は、図12に示した本トリガ信号発生処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。図14に示すように、まずCPU43は、圧力に所定値TH1より大きな変化があった場合の変化方向を特定する(S21)。次いで、CPU43は、規定時間前からの計測値のうち、ステップS21により特定された変化方向に第2所定値TH2以上変化した値が、複数回(例えば3回)連続して含まれるか否かを判断する(S22)。
【0083】
複数回連続して含まれないと判断した場合(S22:NO)、図14に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS4に移行する。一方、複数回連続して含まれると判断した場合(S22:YES)、CPU43は、本トリガ信号を発生させる(S23)。このとき、そして、図14に示す処理は終了し、処理は図12のステップS4に移行する。なお、ステップS23において本トリガ信号の発生時点は、複数回連続する計測値の1つ前の計測値がCPU43に入力された時点である。また、本トリガ信号の発生時点は、これに限らず、規定時間前であってもよいし、所定値TH1を超える変化があった時点でもよいし、他の時点であってもよい。
【0084】
図15は、図12に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S6)の詳細を示すフローチャートであって、第1の判断手法を示している。図15に示すように、まず、CPU43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(S31)。このとき、CPU43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。
【0085】
次に、CPU43は、ステップS31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(S32)。このとき、CPU43は、ステップS31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。
【0086】
そして、CPU43は、ステップS32において生成されたガス漏れ振動波形と、受信した圧力データ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(S33)。
【0087】
次に、CPU43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(S34)。代表値が閾値以上であると判断した場合(S34:YES)、CPU43は、ガス漏れが発生していると判断する(S35)。その後、図15に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS7に移行する。
【0088】
代表値が閾値以上でないと判断した場合(S34:NO)、CPU43は、記憶されているガス器具10毎の類似度推移データを読み出す(S36)。次いで、CPU43は、ステップS36にて読み出したガス器具10毎の連続NCCデータのうち、ステップS33において算出した連続NCCと最も近いものを特定し、使用が開始したガス器具10を判断する(S37)。その後、図15に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS7に移行する。
【0089】
なお、図15に示す処理では、ステップS37において使用が開始したガス器具10を判断するのに先立って、ステップS34におい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。
【0090】
図16は、図12に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S6)の詳細を示すフローチャートであって、第2の判断手法を示している。
【0091】
図16に示すように、まず、CPU43は、微小時間中に得られた振動波形から、スペクトルデータを算出する(S41)。その後、CPU43は、ガス漏れのスペクトルデータを読み出し(S42)、読み出したガス漏れのスペクトルデータと、ステップS41にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する(S43)。
【0092】
次に、CPU43は、ステップS43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(S44)。ステップS43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(S44:YES)、CPU43はガス漏れが発生したと判断する(S45)。そして、図16に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS7に移行する。
【0093】
ところで、ステップS43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(S44:NO)、CPU43は、ガス器具10毎のスペクトルデータを読み出し(S46)、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S41にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する(S47)。
【0094】
その後、CPU43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の使用が開始したと判断する(S48)。そして、図16に示す処理は終了し、処理は図12に示すステップS7に移行する。
【0095】
なお、図16に示す処理では、ステップS48において使用が開始したガス器具10を判断するのに先立って、ステップS44におい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。
【0096】
このようにして、本実施形態に係るガスメータ40及びガス状況判断方法によれば、所定時間毎に圧力センサ41からの計測値を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値TH1より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる。このため、まず読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値TH1より大きな変化があった場合に、仮トリガ信号を発生させることとなり、所定値TH1より大きな変化があった場合を、ガス器具の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れ発生時点における計測値の変化時点と判断せず、トリガ信号を発生させない。
【0097】
そして、仮トリガ信号が発生された場合、所定値TH1より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に規定時間前の計測値より第2所定値TH2以上変化した値が、規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号をトリガ信号として発生させる。このため、仮トリガ信号が発生された後には、規定時間前からの計測値を参照し、これら計測値が規定時間前の計測値に対して複数回連続して同一方向に第2所定値TH2以上変化していることを判断することとなる。ここで、ガス器具10の使用開始時やガス漏れ発生時には、ガス流量が所定の流量値に達するまで、ガス圧力は連続して低下する傾向にある。よって、同一方向への第2所定値TH2以上の変化の連続性を判断することで、より正確にガス器具10の使用開始時点やガス漏れ発生時点を判断して本トリガ信号をトリガ信号として発生させることができる。
【0098】
従って、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【0099】
次に、本実施形態に係るガスメータ40及びガス状況判断方法の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係るガスメータ40は、第1実施形態のものと同様であるが、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について説明する。
【0100】
まず、第1実施形態においてCPU43は、ガス器具10の使用開始時及びガス漏れ発生時を正確に判断することを目的としていたが、第2実施形態おいてCPU43は、ガス器具10の使用終了時を正確に判断することを目的としている。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用終了直後の微小時間(例えば最大で2s)においても圧力の計測値に振動が発生することを見出した。特に、この振動は、ガス器具10の使用開始時と同様に、ガス器具10毎に特徴を示すものである。このため、第2実施形態では、使用開始時等と終了時との相違から、第1実施形態と各種処理内容が異なっている。
【0101】
詳細には図2に示す構成において、CPU43は、A/D変換器42から出力されたデジタル信号が示す計測値が規定時間前の計測値よりも、所定値TH1を超えて上回る場合に、仮トリガ信号を発生させる。
【0102】
また、ガス器具10の使用終了時においては、使用開始時と得られる振動波形が異なることから連続NCCやスペクトルデータについても第1実施形態と異なっている。
【0103】
図17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。
【0104】
図17(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17(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17(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。
【0105】
図18は、図2に示したCPU43により算出される算出される連続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。
【0106】
ガステーブルの使用が終了した場合、図17(a)の振動波形が得られ、類似度推移算出部52cにより算出される連続NCCは図18(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」程度となり、その後「0.6」付近を維持する。
【0107】
また、小型湯沸器の使用が終了した場合、図17(b)の振動波形が得られ、類似度推移算出部52cにより算出される連続NCCは図18(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「0.2」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、再度「0.3」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。次に、連続NCCは「0.7」付近までゆっくりと上昇する。
【0108】
また、給湯器の使用が終了した場合、図17(c)の振動波形が得られ、類似度推移算出部52cにより算出される連続NCCは図18(c)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0.02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。次に、連続NCCは「0.7」付近までゆっくりと上昇する。
【0109】
このように、ガス器具10の使用終了時においても連続NCCはガス器具10毎に異なり、CPU43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。具体的にはメモリ44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、メモリ44は、ガステーブルについて図18(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18(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18(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、CPU43は、メモリ44に記憶された連続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。
【0110】
図19は、図2に示したCPU43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。
【0111】
図19(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付近において大きな振幅を示す傾向がある。また、図19(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150Hz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19(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。
【0112】
また、メモリ44は、図19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、CPU43は、メモリ44に記憶された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。
【0113】
すなわち、CPU43は、算出したスペクトルデータと、メモリ44に記憶されたスペクトルデータとを比較し、類似度が最も高いスペクトルデータを特定し、使用が終了したガス器具10について判断する。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。
【0114】
図20は、第2実施形態に係るガス状況判断方法を示すフローチャートである。なお、図20に示すステップS51〜S55の処理は、図12に示すステップS1〜S5の処理と同様であるため、説明を省略する。
【0115】
図20に示すように、ステップS56においてCPU43は、終了ガス器具判断処理を実行する(S56)。この処理により、使用が終了したガス器具10が判断される。その後、図20に示す処理は終了する。
【0116】
図21は、図20に示した終了ガス器具判断処理(S56)の詳細を示すフローチャートであって、第1の判断手法を示している。図21に示すステップS61〜S63において、図15に示したステップS31〜S33と同様の処理が実行される。
【0117】
その後、図21に示すステップS64,S65において、図15に示したステップS36,S37と同様の処理が実行される。そして、図21に示す処理は終了し、処理は図20に示すステップS57に移行する。
【0118】
図22は、図20に示した終了ガス器具判断処理(S56)の詳細を示すフローチャートであって、第2の判断手法を示している。図22に示すステップS71において、図16に示したステップS41と同様の処理が実行される。
【0119】
その後、図22に示すステップS72〜S74において、図16に示したステップS46〜S48と同様の処理が実行される。そして、図22に示す処理は終了し、処理は図20に示すステップS57に移行する。
【0120】
このようにして、第2実施形態に係るガスメータ40及びガス状況判断方法によれば、第1実施形態と同様に、計測値変化時点の判断の正確性について向上させて、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【0121】
さらに、第2実施形態によれば、ガス器具10の終了時点についてもより正確に判断することができる。
【0122】
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し、各実施形態を組み合わせてもよい。
【0123】
例えば、上記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。
【0124】
また、上記実施形態においてCPU43は、記憶した連続NCCデータのうち、算出した連続NCCと類似するものが存在しない場合、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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
また、本実施形態においてメモリ44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、ガス給湯器ではガス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、メモリ44に記憶される連続NCCデータが1つだけであると、ガス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、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。
【0128】
また、上記実施形態においてCPU43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、ガス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。
【0129】
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4や図6や図17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。
【0130】
さらに、上記実施形態では圧力センサ41を備えているが、これに代えて、又はこれに加えて流量センサを備えていてもよい。なお、流量センサは、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。ここで、圧力と流量とには一定の相関がある。このため、流量センサからの信号に基づいてガス器具10の使用開始時点や終了時点、及びガス漏れの発生時を判断してもよい。この場合、第1実施形態においてCPU43は、A/D変換器42を介して入力された信号が示す計測値が規定時間前の計測値よりも所定値を超えて大きい場合に、仮トリガ信号を発生させることとなる。また、第2実施形態においては、上記の逆となる。
【0131】
さらに、上記実施形態においては、仮トリガ信号発生機能及び本トリガ信号発生機能を有したトリガ信号発生装置として用いることも可能である。この場合、既存のガスメータ40に外付けなどして、より正確にトリガ信号を発生させることができる。
【符号の説明】
【0132】
1…ガス器具判断システム
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(ガス状況判断装置)
41…圧力センサ
42…A/D変換器
43…CPU(トリガ信号発生手段、仮トリガ信号発生機能、本トリガ信号発生機能、判断手段)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流路内のガス圧力に応じた計測値の信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた計測値の信号を出力する流量センサの少なくとも一方からなる計測センサと、
トリガ信号を発生させるトリガ信号発生手段と、
前記トリガ信号発生手段によるトリガ信号の発生時点から微小時間中に前記計測センサにより出力された計測値からなる波形に基づいて、ガス漏れ及び使用されたガス器具の少なくとも一方を判断する判断手段と、を備え、
前記トリガ信号発生手段は、
所定時間毎に前記計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生手段と、
前記仮トリガ信号発生手段により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に前記規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、前記規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号を前記トリガ信号として発生させる本トリガ信号発生手段と、を有する
ことを特徴とするガス状況判断装置。
【請求項2】
トリガ信号を発生させるトリガ信号発生工程と、
前記トリガ信号発生工程におけるトリガ信号の発生時点から微小時間中に、流路内のガス圧力に応じた計測値の信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた計測値の信号を出力する流量センサの少なくとも一方からなる計測センサにより出力された計測値からなる波形に基づいて、ガス漏れ及び使用されたガス器具の少なくとも一方を判断する判断工程と、を備え、
前記トリガ信号発生工程では、
所定時間毎に前記計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生工程と、
前記仮トリガ信号発生工程において仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に前記規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、前記規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号を前記トリガ信号として発生させる本トリガ信号発生工程と、を有する
ことを特徴とするガス状況判断方法。
【請求項3】
トリガ信号を発生させるトリガ信号発生装置であって、
所定時間毎に前記計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生手段と、
前記仮トリガ信号発生手段により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に前記規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、前記規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号を前記トリガ信号として発生させる本トリガ信号発生手段と、
を備えることを特徴とするトリガ信号発生装置。
【請求項1】
流路内のガス圧力に応じた計測値の信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた計測値の信号を出力する流量センサの少なくとも一方からなる計測センサと、
トリガ信号を発生させるトリガ信号発生手段と、
前記トリガ信号発生手段によるトリガ信号の発生時点から微小時間中に前記計測センサにより出力された計測値からなる波形に基づいて、ガス漏れ及び使用されたガス器具の少なくとも一方を判断する判断手段と、を備え、
前記トリガ信号発生手段は、
所定時間毎に前記計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生手段と、
前記仮トリガ信号発生手段により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に前記規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、前記規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号を前記トリガ信号として発生させる本トリガ信号発生手段と、を有する
ことを特徴とするガス状況判断装置。
【請求項2】
トリガ信号を発生させるトリガ信号発生工程と、
前記トリガ信号発生工程におけるトリガ信号の発生時点から微小時間中に、流路内のガス圧力に応じた計測値の信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた計測値の信号を出力する流量センサの少なくとも一方からなる計測センサにより出力された計測値からなる波形に基づいて、ガス漏れ及び使用されたガス器具の少なくとも一方を判断する判断工程と、を備え、
前記トリガ信号発生工程では、
所定時間毎に前記計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生工程と、
前記仮トリガ信号発生工程において仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に前記規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、前記規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号を前記トリガ信号として発生させる本トリガ信号発生工程と、を有する
ことを特徴とするガス状況判断方法。
【請求項3】
トリガ信号を発生させるトリガ信号発生装置であって、
所定時間毎に前記計測センサから計測値の信号を読み込み、読み込んだ信号が示す計測値が規定時間前の計測値に対して所定値より大きな変化がある場合に、仮トリガ信号を発生させる仮トリガ信号発生手段と、
前記仮トリガ信号発生手段により仮トリガ信号が発生された場合、当該所定値より大きな変化があったときの変化方向と同一方向に前記規定時間前の計測値より第2所定値以上変化した値が、前記規定時間前からの計測値のうちに複数回連続して含まれるとき、本トリガ信号を前記トリガ信号として発生させる本トリガ信号発生手段と、
を備えることを特徴とするトリガ信号発生装置。
【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20】
【図21】
【図22】
【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20】
【図21】
【図22】
【公開番号】特開2012−149932(P2012−149932A)
【公開日】平成24年8月9日(2012.8.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−7509(P2011−7509)
【出願日】平成23年1月18日(2011.1.18)
【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24年8月9日(2012.8.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年1月18日(2011.1.18)
【出願人】(000006895)矢崎総業株式会社 (7,019)
【Fターム(参考)】
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