説明

加速度センサ搭載計量器

【課題】ガスメータ等の計量器に係り、特に、外部から受けた衝撃の履歴を記録可能とする計量器を提供する。
【課題手段】センサ2bは、LPF2cにより低周波成分(例えば50Hz以下)を抽出し(S102)、所定のサンプリング間隔(例えば100Hz)で3軸方向加速度値を計測する(S101)。フィルタリングされた低周波成分信号は、CPU2aに伝送される。通常、センサ2bは、メータ設置状態において垂直方向の重力加速度を継続的に検出するが、ある瞬間に低周波成分の加速度の絶対値が閾値以上(請求項における第一の閾値に該当)に上昇した場合は(S103においてYES)、外部からの衝撃を受けたものと判定して(S104)、その前後一定時間の加速度値、時刻データの取り込みを行い、メモリ部2eに時系列にデータ保存する(S105)。さらに、中央監視センター11に対して被衝撃の発生を通報する(S106)。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はガスメータ等の計量器に係り、特に、外部から受けた衝撃の履歴を記録可能とする計量器に関する。
【背景技術】
【0002】
ガスメータは、運搬・取付時の作業ミス等による落下等により外部から著しく大きな衝撃を受けた場合に、機械的に故障が発生し、ガスを流さない不動状態になる場合がある。この場合、外観からの識別が困難なケースがまれにあり、機械的な故障により不動状態となっているメータの故障の確認は、実質的にガスを流すことでなければできないのが現状である。このため、著しく大きな衝撃を受けたメータを速やかに判別する技術が求められている。
【0003】
従来、機器の落下履歴を残すことにより故障原因を特定する技術に関しては、ノート型パソコン等の携帯型機器について、3軸加速度センサを用いて加速度変化の履歴を記録する技術が開示されている(例えば特許文献1)。
また、ガスメータにおいて地震による震動と衝撃による振動を識別して、地震による震動の場合のみメータ遮断することを可能とする衝撃検出及び制御技術が開示されている(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−37300号公報
【特許文献2】特開平9−145444号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ガスメータ等の計量器は設置後、通常10年程度は電池交換することなく連続使用されるという特徴があり、随時充電可能な携帯型機器等を対象とする特許文献1の技術を適用することはできない。
また、特許文献2には、連続検出や落下、被衝撃に特化した信号検出技術については開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願発明者らは鋭意研究の結果、電力消費量が少なく、落下、被衝撃に特化した信号検出を可能とする加速度センサ搭載計量器を発明した。
本発明は、以下の内容を要旨とする。すなわち、本発明に係る加速度センサ搭載計量器は、
(1)3軸方向加速度センサと、該加速度センサが計測する3軸方向加速度信号のうち、所定の低周波数成分データを抽出する手段と、所定のサンプリング間隔で、抽出した低周波数成分の加速度値を計測する手段と、計測した該加速度値のうち、少なくともいずれかの軸方向の絶対値が第一の閾値以上の場合には、外部から衝撃を受けたものと判定する被衝撃判定手段と、被衝撃判定した場合に、該加速度値データを一定時間、時系列で記録するデータ記録手段と、を備えて成ることを特徴とする。
【0007】
本発明において、「計量器」とはガスメータのように需要家先に固定的に設置されるものを対象とし、特に容易に充電困難な制御用電池を内蔵するタイプに好適に適用される。
本発明は、主として設置後に外部からの衝撃発生時のデータロギングに関する。
一般に低周波数の振動では低い加速度値でも振幅が大となるため、低周波成分のみを抽出することが必要となる。フィルタリングする低周波成分の上限は、現場のメータが受ける外部衝撃の特性に合わせて設定することができるが、50Hz以下に設定することが好ましい。
【0008】
(2)3軸方向加速度センサと、該加速度センサが計測する3軸方向加速度信号のうち、所定の低周波数成分データを抽出する手段と、所定のサンプリング間隔で、抽出した低周波数成分の加速度値を計測する手段と、計測した該加速度値のうち、3軸方向全ての絶対値が第二の閾値以下の場合には、落下と判定する落下判定手段と、落下判定した場合に、該加速度値データを一定時間、時系列で記録するデータ記録手段と、を備えて成ることを特徴とする。
本発明は、主として設置前の作業ミス等による計量器落下時のデータロギングに関する。
【0009】
(3)上記各発明において、落下判定又は被衝撃判定したときは警告を表示又は発報する手段を、さらに備えて成ることを特徴とする。
【0010】
(4)上記各発明において、前記落下判定又は前記被衝撃判定したことを外部に送信するデータ送信手段を、さらに備えて成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、落下又は被衝撃を検出した場合のみ加速度の時系列変化データを記録するため、バッテリーの電力消費量を大幅に削減することができ、ガスメータのような随時充電又は電池交換が困難な計量器に適用できるという効果がある。
また、装置内部にデータを保存するため、検査時に実際にガス等を流すことなく、データ読み出しにより落下又は被衝撃判定が可能という効果がある。また、実際にガス等を流して検査する必要がないため、需要家不在であっても検査可能という効果がある。
また、落下、被衝撃の痕跡がなく外観からは判別困難な計量器であっても、定量的に判定が可能という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第一の実施形態に係る被衝撃判定システム10を示す図である。
【図2】加速度センサ搭載ガスメータ1の制御ブロック構成を示す図である。
【図3】第一の実施形態におけるメータ衝撃判定フローを示す図である。
【図4】第一の実施形態における現場判定フローを示す図である。
【図5】第二の実施形態におけるメータ落下判定フローを示す図である。
【図6】落下時の加速度値の時系列変化を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について、図1乃至6を参照してさらに詳細に説明する。重複説明を回避するため、各図において同一構成には同一符号を付している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【0014】
<第一の実施形態>
本実施形態はメータ設置後の被衝撃等による情報を、中央監視センターにおいて集中管理する態様に関する。
図1を参照して、本実施形態に係る被衝撃判定システム10は、各需要家Ci(i=1−n)に取り付けられた加速度センサ搭載ガスメータ1と、ガスメータ1の故障情報を常時監視する中央監視センター11と、これらを結ぶ通信ネットワーク12と、を主要構成として備えている。
【0015】
加速度センサ搭載ガスメータ1における被衝撃情報の収集は、制御部2により行われる。図2を参照して、制御部2は、本実施形態の制御・情報処理を行うCPU2aと、衝撃加速度を計測する加速度センサ2bと、加速度センサ2bの検出した加速度信号のうち所定の低周波成分のみ抽出するローパスフィルター(LPF)2cと、加速度センサ2bが検出する信号をA/D変換して出力する信号変換部2dと、CPU2aの指令により被衝撃判定された加速度値情報を時系列データとして保存するメモリ部2eと、を主要構成として備えている。CPU2aにはさらに、所定の加速度値を超えた場合に警報表示する警報表示部2fと、中央監視センター11又は検査装置(後述)との通信を仲介する通信インターフェイス部2gと、が接続されている。
加速度センサ2bは、互いに直交するX,Y,Z軸の加速度を検出するセンサであり、例えばピエゾ抵抗素子を用いてホイートストーンブリッジ回路を構成し、抵抗値変化を検出するデバイスを用いることができる。
なお、図示を省略するが、CPU2aには演算時のメインメモリとして使用されるRAM、CPU2aが実行する制御プログラムを記録するROM、クロック回路等がバスを介して接続されている。
【0016】
次に、需要家Ciを例にとり、制御部2による3軸方向加速度値の検出、被衝撃判定、並びに中央監視センター11への通報フローについて説明する。
図3を参照して、制御開始に伴いセンサ2bは、LPF2cにより低周波成分(例えば50Hz以下)を抽出し(S101)、所定のサンプリング間隔(例えば100Hz)で3軸方向加速度値を計測する(S102)。計測された信号はCPU2aに伝送され、さらに所定の容量を限度としてメモリ部2eに順次上書き保存される。
通常、センサ2bは、メータ設置状態において垂直方向の重力加速度を継続的に検出するが、ある瞬間に低周波成分の加速度の絶対値が閾値以上(請求項における第一の閾値に該当)に上昇した場合は(S103においてYES)、外部からの衝撃を受けたものと判定して(S104)、その前後一定時間の加速度値、時刻データの取り込みを行い、メモリ部2eに時系列にデータ保存する(S105)。さらに、中央監視センター11に対して被衝撃の発生を通報する(S106)。
【0017】
次に図4を参照して、通報を受けた中央監視センター11は検査員を現地に派遣する(S201)。検査員は、メモリ部2eの内容を解読する機能を備えた検査装置(図示せず)により被衝撃の有無を判定する。メモリ部2eに記録されている被衝撃履歴データを読み出し(S202)、加速度の絶対値が閾値以上の場合であり被衝撃と判定した場合には(S203においてYES)、必要に応じて交換、修理等の措置をとる(S204)。加速度の絶対値が閾値未満の場合には(S203においてNO)、特別の措置を取ることなく需要家からの連絡を待って対応する(S205)。
【0018】
<第二の実施形態>
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、メータ取付前の落下等による被衝撃情報をメータに警告表示する態様に関する。本実施形態の対象となるメータの構成は、上述の実施形態の加速度センサ搭載ガスメータ1の構成と同様であるので、重複説明を省略する。
図5を参照して、本実施形態における落下判定及び確認のフローについて説明する。制御開始に伴い、センサ2bは低周波成分(例えば50Hz以下)を抽出するフィルタリングを行い(S301)、所定のサンプリング間隔(例えば100Hz)で3軸方向加速度値を計測する(S302)。定常状態では、センサ2bは垂直方向の重力加速度を継続的に検出している。抽出された低周波成分信号は、上述の実施形態と同様にメモリ部2eに順次上書き保存される。
【0019】
図6をも参照して、時刻T1以降、一定時間以上(例えばΔT1≧0.1sec)3方向の加速度の絶対値全てが所定の閾値(Δα)以下の状態が継続する場合は、自由落下状態(作業ミス等によるメータ落下)にあると判定する(S303においてYES)。
さらに、この間の低周波成分の加速度の絶対値の最大値(αmax)が閾値(αth)以上の場合は(S304においてYES)、メータが落下により衝撃を受けたと判定して、時刻T1の前後にわたる所定時間(ΔT2=T2−T0)について、加速度値の時系列データをメモリ部2eに保存する(S305)。また、メータ表示部にアラーム点滅させる(S306)。
S304においてNO、すなわちαmax<αthの場合は、S301に戻ってサンプリング計測を繰り返す。この場合、一旦保存したロギングデータは上書きされる。
【0020】
S306においてメータ表示部(図示せず)へのアラーム表示により、その後のメータ検針の際や、需要家からの通報等によりメータ異常が発見でき、さらにメモリ部2eの内容の確認・精密検査を行い交換、修理等の対応も可能となる。
【0021】
なお、本実施形態では、落下判定した場合にメータ表示部にアラーム表示する例を示したが、これに替えて、又はこれに加えて、中央監視センターに通報する態様としてもよい。
また,落下による被衝撃の判定を、加速度の絶対値の最大値(αmax)に基づき行う例を示したが、これに替えて平均値に基づき判定する態様としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0022】
本発明は、ガスメータのみならず、水道メータ、電力メータ等、需要家先に設置される種々の計量器に広く適用可能である。
【符号の説明】
【0023】
1・・・・加速度センサ搭載ガスメータ
2・・・・制御部
2b・・・ローパスフィルター(LPF)
2c・・・加速度センサ
2d・・・信号変換部
2e・・・メモリ部
2f・・・警報表示部
2g・・・通信インターフェイス部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
3軸方向加速度センサと、
該加速度センサが計測する3軸方向加速度信号のうち、所定の低周波数成分データを抽出する手段と、
所定のサンプリング間隔で、抽出した低周波数成分の加速度値を計測する手段と、
計測した該加速度値のうち、少なくともいずれかの軸方向の絶対値が第一の閾値以上の場合には、外部から衝撃を受けたものと判定する被衝撃判定手段と、
被衝撃判定した場合に、該加速度値データを一定時間、時系列で記録するデータ記録手段と、
を備えて成ることを特徴とする加速度センサ搭載計量器。
【請求項2】
3軸方向加速度センサと、
該加速度センサが計測する3軸方向加速度信号のうち、所定の低周波数成分データを抽出する手段と、
所定のサンプリング間隔で、抽出した低周波数成分の加速度値を計測する手段と、
計測した該加速度値のうち、3軸方向全ての絶対値が第二の閾値以下の場合には、落下と判定する落下判定手段と、
落下判定した場合に、該加速度値データを一定時間、時系列で記録するデータ記録手段と、
を備えて成ることを特徴とする加速度センサ搭載計量器。
【請求項3】
落下判定又は被衝撃判定したときは警告を表示又は発報する手段を、さらに備えて成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の加速度センサ搭載計量器。
【請求項4】
前記落下判定又は前記被衝撃判定したことを外部に送信するデータ送信手段を、さらに備えて成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の加速度センサ搭載計量器。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2012−251841(P2012−251841A)
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−123919(P2011−123919)
【出願日】平成23年6月2日(2011.6.2)
【出願人】(000220262)東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Fターム(参考)】