氣量計及氣體安全系統的製作方法

2023-09-18 02:36:45

專利名稱：氣量計及氣體安全系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量氣體消耗量的氣量計，以及包括該氣量計的氣體安全系統。
背景技術：
測量氣體消耗量的一些相關技術的氣量計具有安全功能，其在氣體使用期間出現 問題時切斷供氣通道等。安全功能所包括的功能為藉助於斷流閥，例如在驗震器檢測到預 定水平或更大水平的地震強度時切斷供氣通道；或在超過預定流量或預定操作時間時切斷 供氣通道。專利文獻1示出了一種氣量計控制系統，其通過使用自動讀出或預付卡系統的通 信線路，在達到可用氣體量時停止供氣，以便供送與付款相當的氣體量。專利文獻2公開 了一種網絡系統，其自動地讀出水、電、氣等的消耗量，且使得能夠計算和收取費用、檢查漏 水、傳輸與漏電和漏氣的檢測相關的信息等。專利文獻3公開了一種氣體管理系統，由於使 用了預付卡，故其在與氣體帳單相關的剩餘餘額信息已經達到零的時間點處切斷供氣，從 而使讀表服務和帳單託收服務簡單化。專利文獻1 JP-A-8-5398專利文獻2 JP-A-2005-18720專利文獻3 JP-A-2002-7449
發明內容
本發明待解決的問題存在如下的情況，在其中，所需的氣體安全功能根據氣量計和氣體用具的所處的 環境，諸如國家或地區而變化；或根據連接時各用戶家中使用的氣體用具的使用類型或狀 態而變化。例如，在發生地震的潛在危險很小的國家或地區，就不是很需要在檢測到顫動時 實現切斷功能。與在已經超過預定操作時間時切斷氣體的功能相關地，優選的是根據消耗 的流量來改變用於確定與截斷相關的連續操作時間。很難根據氣體用具或各用戶使用的氣 體用具的使用狀態來適當地改變固定的安全功能。已經鑑於以上情況構思出了本發明，且本發明的目的在於提供一種能夠根據使用 環境等來設置安全功能且增強安全功能的氣量計和氣體安全系統。問題解決的方法本發明的一種氣量計包括流量測量單元，其測量流過氣流通路的氣體流量；流 量計算單元，其根據由流量測量單元測得的流量值來計算預定的流量數據；功能設置單元， 其將多個功能中的任意功能設置為與氣體的使用相關的安全功能；監測單元，其根據包括 由功能設置單元設置的功能的安全功能來監測氣體使用期間可能會出現的故障；控制單 元，其在監測單元檢測到故障時執行與安全功能有關的處理；以及，通信單元，其根據來自 控制單元的命令建立與對供氣進行監測的監測中心的通信，其中，控制單元在滿足用於功 能設置單元所設置的功能的操作條件的事件發生時，中斷供氣；並且在滿足用於未由功能設置單元所設置的功能的操作條件的事件發生時，藉助於通信單元來將與未設置功能有關 的故障的出現報告給監測中心。結果，就可根據使用環境，適當地來設置安全功能，且可在對應於設置功能的事件 發生時中斷供氣。通過將未設置功能報告給監測中心，監測中心就可確定與未設置功能相 關的故障的出現。在此情況下，例如，提示用戶設置對應的安全功能，從而增強安全功能。本發明還涉及一種氣量計，其中，控制單元包括如下的元件，所述元件在通知與未 設置功能相關的故障出現時，當滿足用於未設置功能的操作條件的事件已經發生預定次數 時，進行報告。結果，就可提高供氣中易出現的故障狀態的檢測精確度。本發明還涉及一種氣量計，其中，功能設置單元能夠將用於檢測由下述事件所造 成的故障的功能中的至少任何一種設置為安全功能；其中，所述事件為流量過量、超過操作 時間、檢測到洩漏、壓力異常、檢測到脈動、驗震器的操作，以及報警器的操作。結果，從多個安全功能中選擇安全功能，以及檢測和處理包括多個事件中的至少 任何一個的故障就變成可能的。本發明還涉及一種氣體安全系統，其包括前述氣量計中的任何一個，以及監測中 心，所述監測中心經由通信線路連接到氣量計且接收來自於氣量計的報告。根據本發明，可提供一種氣量計和氣體安全系統，其使得能夠根據使用環境等來 適當地設置安全功能，且增強了安全功能。


圖1為示出本發明實施例的氣量計和氣體安全系統的構造的框圖。圖2為本發明實施例的氣量計和氣體安全系統運行時所使用的處理程序的流程 圖。參考標號和符號的描述100氣量計102 通路104斷流閥106流量測量單元108壓力傳感器110流量計算單元112監測單元114控制單元116功能設置單元118測量功能選擇單元120安全功能選擇單元122輸入單元124通信單元126驗震器128報警器
151，152，153 氣體用具200監測中心300通信線路
具體實施例方式圖1為示出本發明第一實施例的氣量計和氣體安全系統的構造的框圖。本實施例 的氣體安全系統由用作流量測量設備的氣量計100和監測中心200構成，該監測中心200 執行與供氣相關的安全功能的監測，對各用戶處達到的操作條件進行管理等。氣量計100 放置在氣體用具提供於其中的建築物的外部或內部。監測中心200為安裝在氣體公司、丙 烷氣體供應商、其分支機構的管理部門、便利店等的設備；且其執行對設置在各建築物中的 氣量計100的集中管理。氣量計100和監測中心200以通過通信線路300，諸如無線通信線 路、電話線路和國際網際網路，以可通信的方式而彼此互連，從而使它們之間能夠交換各種信 號和數據。氣量計100連接到通過其而供送氣體的通路102上；而斷流閥104、流量測量單元 106和壓力傳感器108提供在通路102中。氣量計100具有流量計算單元110、監測單元 112、控制單元114、功能設置單元116、測量功能選擇單元118、安全功能選擇單元120、輸入 單元122、通信單元124、和驗震器126。流量計算單元110、監測單元112、控制單元114、功 能設置單元116、測量功能選擇單元118、和安全功能選擇單元120的功能由算術處理單元 執行，該算術處理單元由諸如微型計算機的處理器和存儲器構成。諸如燃氣灶、風扇式加熱器、熱水供應裝置、和地板加熱器的一種或多種氣體用具 A 151、B 152、和C 153連接到相對於氣量計100的通路下遊點上。在檢測到氣體、一氧化 碳(CO)等洩漏時發出與異常狀態相關的警報的報警器128設置在氣體用具151至153安 裝的位置附近；且報警器128藉助於無線通信或有線通信與氣量計100相互通信。流量測量單元106測量流過通路102的氣體量，且流量測量單元106由超聲波流 量計組成。儘管與本實施例相關地，描述了使用超聲波流量計的示例性構造來作為流量測 量單元106，但諸如射流式流量計和膜流量計的其它各種流量測量裝置也可使用，只要這些 流量計可測量氣體量。在流量測量單元106中，分別設置在通路102的上遊位置和下遊位 置的超聲波發射器和超聲波接收器以給定的時間間隔(例如，兩秒等)交替地改變超聲波， 從而確定流體順流方向上獲得的超聲波傳播時間與流體逆流方向上獲得的超聲波傳播時 間之間的差別。待測量的流體流動速度和流體量是基於傳播時間的差別來測量的。流量計算單元110使用由流量測量單元106輸出的測量的流量值來計算氣體消耗 量、對應於測量該量的時間的流動模式，等；且將與該量和時間相關的流量數據，諸如累計 (integration)流量和流動模式存儲在安裝在內部/外部的存儲單元中。由此計算的流量 數據就輸出到監測單元112中。流量計算單元110的流量測量功能可由測量功能選擇單元 118和功能設置單元116有選擇地設置，這將在下文中描述。壓力傳感器108檢測通路102中的氣體壓力，且將壓力檢測信號輸出至監測單元 112。驗震器126檢測地震顫動；且在檢測到預定水平或更大的地震強度顫動時將地震信號 輸出至監測單元112。報警器128檢測來自於通路102或氣體用具151至153的氣體的洩 漏，和源於氣體用具151至153的CO的洩漏。當檢測到氣體或CO洩漏時，報警器就將異常檢測信號輸出至監測單元112。通信單元124具有有線或無線通信功能，且經由通信線路 300建立起與監測中心200的通信，從而交換信號和數據。按照預設的安全功能，監測單元112監測在氣體使用期間出現的故障。當根據來 自於流量計算單元110的流量數據、來自於壓力傳感器108的壓力檢測信號、來自於驗震器 126的地震信號、來自於報警器128的異常檢測信號等，滿足安全功能的操作條件時，監測 單元112檢測氣體使用期間的故障，且將安全信號輸出至控制單元114。下文將描述的安全 功能選擇單元120和功能設置單元116可以有選擇地設置監測單元112的安全功能。監測 單元112具有用於監測由功能設置單元116所設置的安全功能的第一監測操作，以及用於 監測未由功能設置單元116設置的安全功能的第二監測操作。測量功能選擇單元118存儲與由流量計算單元110所執行的各種測量功能有關的 信息，且根據來自於輸入單元122的輸入命令來將與對應的測量功能相關的選擇信息輸出 至功能設置單元116。安全功能選擇單元120存儲與由監測單元112執行的各種安全功能 相關的信息，且根據來自於輸入單元122的輸入命令來將與對應的安全功能相關的選擇信 息輸出至功能設置單元116。功能設置單元116根據測量功能選擇單元118和安全功能選擇單元120輸出的多 條選擇信息來設置氣量計的測量功能和安全功能，且將功能設置信號分別輸出至流量計算 單元110和監測單元112。還採用了如下一種構造，其中，用於執行各種測量功能的程序預 先存儲在流量計算單元110中，且其中藉助於功能設置單元116的功能設置信號來激活對 應的功能。可選地，還可採用如下一種構造，其中，預先存儲且由測量功能選擇單元118選 擇的用於測量功能的程序從功能設置單元116中讀出且輸入至流量計算單元110，從而導 致運轉。可選地，還採用了如下一種構造，其中，用於執行各種安全功能的程序預先存儲在 監測單元112中，且其中藉助於功能設置單元116的功能設置信號來執行對應的功能。可 選地，還採用了如下一種構造，其中，預先存儲且由安全功能選擇單元120選擇的用於安全 功能的程序從功能設置單元116中讀出且輸入到監測單元112中，從而導致運轉。輸入單元122具有將選擇測量功能的命令輸入到測量功能選擇單元118，以及將 選擇安全功能的命令輸入到安全功能選擇單元120中的接口功能。輸入單元122可經由通 信線路300和通信單元124，將監測中心200傳輸來的選擇信號輸入測量功能選擇單元118 和安全功能選擇單元120中。輸入單元還通過諸如無線通信和紅外線通信的各種通信方 式，以及通過來自於監測中心200的遠程命令來輸入選擇命令。輸入單元122還可構造成 以便具有操作按鈕、用戶指示器、諸如個人計算機的信息處理設備，以及諸如終端的操作輸 入裝置，並且使用戶或管理者能夠通過直接輸入指令來輸入選擇命令。如上文所述，輸入單 元122不限於上文提到的這些，且功能選擇的輸入可以以各種方式執行。根據來自於監測單元112的安全信號，控制單元114中斷供氣，且將報告發送給監 測中心200。當供氣中斷時，就激活斷流閥104，從而切斷通路102。在發送報告時，命令就 發送給通信單元124，從而經由通信線路300建立起與監測中心200的通信，且將與未設置 功能有關的故障的出現報告給監測中心200。通信單元124通過將電話線路用作通信線路 300來發起呼叫的方法等來發送報告。這時，當藉助於監測單元112的第一監測操作檢測到 滿足由功能設置單元116設置的安全功能(設置功能)的操作條件的事件時，控制單元114 就切斷供氣。當藉助於監測單元112的第二監測操作檢測到滿足未由功能設置單元116設置的安全功能(未設置功能)的操作條件的事件時，就向監測中心200發出警報。當藉助 於第二監測操作確定故障發生預定次數時，就執行將報告發送給監測中心200。因而，提高 了供氣中易於出現的故障的檢測精度，且該檢測精確度用作向用戶引入附加安全功能需求 而使用的數據。當從氣量計100上接收到與通過第二監測操作檢測到的故障的報告時，監測中心 200就將藉助於當前未選擇的安全功能所檢測到的故障報告給用戶，從而提示用戶設置安 全功能。各種報告方式和通過通信線路300實現的報告可用於將報告發送給用戶。因而， 進行了增強安全功能的嘗試。監測中心200可將設置命令經由通信線路300發射至氣量計 100，從而設置與檢測到事件相對應的未設置安全功能。例如在測量功能和隨後的功能可用時，利用各種流量條件的累計處理是可用的。 流量測量結果可用於折扣等。(1)正常累計功能...對實測流量值進行累計。(2)白天時間的累計功能...根據預定時間周期對流量進行累計，且累計結果用 於折扣和額外收費。(3)季節性累計功能...根據預定季節(每月)對流量進行累計，且累計結果用於 折扣或額外收費。(4)用具專用的累計功能...基於每一用具對流量進行累計，且累計結果用於折 扣和額外收費。(5)功能專用的累計功能...根據使用模式(加熱、熱水供應、烹飪等)來對流量 進行累計，且累計結果用於折扣和額外收費。當根據時間周期和季節執行累計時，就需要計時器和日曆功能。基於每一用具或 基於每一功能執行的累計是基於使用具有用具確定功能和使用模式確定功能的儀表的前 提的。當用戶並未特別選擇某一功能時，正常累計功能就可設置為，例如默認測量功能。 當選擇功能時，所選的測量功能和正常的累計功能就變為有效的。關於安全功能，存在通過檢測歸因於流量過量、超過操作時間、檢測到洩漏、壓力 異常、檢測到脈動、驗震器的操作、報警器的操作等的各種故障事件來執行出於安全目的的 處理的可用功能。存在例如與故障檢測相關的以下功能。(1)總的最大流量過量...在給定周期內達到的總流量超過參考流量時發生。(2)單獨的最大流量過量...在當前流量與先前流量之間的差別等於或大於每次 測量流量時的預定值時發生。(3)超過安全持續時間...當連續使用用具而超過為各流量指定的可容許的連續 操作時間時發生。(4)壓力上升的檢測...當檢測到壓力水平增大到預定水平或更大時發生。(5)壓力下降的檢測...當檢測到壓力水平降低到預定水平或更低時發生。(6)驗震器的操作的檢測...當檢測到由於地震等的顫動而導致驗震器的激活時 發生。(7)細微洩漏的檢測...在預定天數內檢測到預定的流量的細微洩漏量時發生。(8)脈動的檢測...當檢測到預定水平或更大的流量波動或壓力波動時發生。
(9)報警器的操作的檢測...當檢測到各種警報的激活時發生。當用戶並未特別選擇任何功能時，例如，用於總的最大流量過量的安全功能就設 置為默認安全功能。當選擇安全功能時，由此選擇的安全功能就變為有效的。如前文所述， 報警操作和切斷操作提供為在安全功能檢測到故障時執行的處理操作。當所選的設置功能 檢測到異常時，就執行切斷操作。當未選擇的、未設置功能檢測到異常時，就執行報警操作。現在將詳細描述實施例的氣量計和氣體安全系統的操作。圖2為本發明實施例的 氣量計和氣體安全系統操作時所使用的處理程序的流程圖。作為功能設置處理，功能設置單元116首先確定是否選擇了測量功能(步驟Sll)。 當選擇了測量功能時，所選的測量功能就在步驟Sll中設置，且處理轉到下一處理。相反， 當未選擇測量功能時，則將設置取為默認測量模式(例如，僅正常累計功能)(步驟S12)，且 處理轉到下一處理。隨後，功能設置單元116確定是否選擇了安全功能(步驟S13)。在步 驟S13中，當選擇了安全功能時，就設置所選的安全功能，且處理轉到下一處理。相反，當未 選擇安全功能時，則設置為默認安全模式(例如，僅用於總的最大流量過量的模式)(步驟 S14)，且處理轉到下一處理。設置測量功能和安全功能，由此完成功能設置(步驟S15)。流量測量單元106接下來測量氣體流量(步驟S16)。對是否已經檢測到流量進行 確定(步驟S17)。當已經檢測到流量時，流量計算單元110計算流量值(步驟S18)。在計 算流量值期間，對設置為測量功能的各種流量值進行累計。當步驟S17中未檢測到流量時， 處理就回到與步驟S16相關的流量測量，其中，重複類似的處理。在計算流量值之後，監測 單元112就確定流量中是否存在異常，諸如流量過大(步驟S19)。在步驟S19中，當流量 中存在異常時，處理就轉到下一處理。當不存在異常時，處理就回到與步驟S16有關的流量 測量，其中，重複類似的處理。監測單元112確定是否輸出異常信號，如來自於壓力傳感器 108的壓力檢測信號、來自於驗震器126的地震信號、和來自於報警器128的異常檢測信號 (步驟S20)。在步驟S20中，當輸出異常信號時，處理就轉到下一處理。相反，當未輸出異 常信號時，處理就回到與步驟S16有關的流量測量，其中，重複類似的處理。當流量中存在異常時，或當輸出異常信號時，監測單元112就確定故障的出現，且 將安全信號輸出至控制單元114(步驟S21)。在步驟S21中，在檢測到故障而輸出安全信號 時，監測單元112對未選擇的、未設置安全功能，以及與選擇的、設置功能的安全功能確定 操作條件。當滿足操作條件時，與對應的安全功能有關的安全信號和關於設置/未設置功 能的信息被傳輸至控制單元114。控制單元114確定為其已經輸出安全信號的安全功能是 否為設置的安全功能(步驟S22)。在步驟22中，當該安全功能被確定為設置的安全功能 時，就激活斷流閥104，從而封閉通路102且切斷供氣(步驟S23)。同時，在步驟S22中，當安全功能被確定為未設置的安全功能時，控制單元114就 確定與安全功能相關的故障是否出現了特定的次數(步驟S24)。當步驟S24中故障並未出 現特定次數時，處理就回到與步驟S16有關的流量測量，其中，重複類似的處理。當步驟S24 中故障出現了特定次數時，控制單元114就通過通信單元124發送警報，從而經由通路線路 300將警報發送給監測中心200 (步驟S25)。結果，即使由於操作條件已經被滿足預定次數 的情況下，對於用戶未選擇的安全功能而言監測到故障時，監測中心200也可以確定故障 的出現。當從氣量計100中接收到與故障的出現相關的報告時，監測中心200就通知用戶 與未選擇的安全功能相關的故障出現，由此，報告需要設置對應的安全功能，從而增強安全功能。根據前述實施例，可根據使用環境而適當地選擇和設置安全功能。當出現對應於 設置功能的事件時，就可執行用於切斷供氣的安全處理。與未設置功能相關的事件被報告 給監測中心，由此，監測中心就可確定與未設置功能相關的故障的出現。在此情況下，例如， 提示用戶設置對應的安全功能，以便可增強安全功能。可根據氣量計使用的地區、氣量計的安裝位置、操作狀態、消耗的流量等來從多個 安全功能中選擇安全功能，且可設置由此選擇的安全功能。利用升級或添加新的安全功能 的版本來更新安全功能也是可能的。即使在氣量計上基本上設置了所有安全功能，當由於供氣而導致的事故出現風險 相當低時，以及在安全得以確保時，也會在極少數的場合下發生事故。在此情況下，在將用 於防止出現罕見事故的高級安全功能作為選項的同時，還可以對氣量計進行升級。根據氣量計的使用地區，還可考慮在沒有安全功能可用的區域。在該地區，加強安 全功能的期望可根據基礎結構的未來發展、強調安全的用戶情緒變化、和政府措施變化等 而出現。作為對該期望的初始反應，還有可能選擇性地設置安全功能，從而防止可能由供氣 所另外造成的事故的發生，且通過管理安全功能且嘗試使現有氣量計的功能擴展來加強供 氣系統的安全。本發明不限於結合實施例描述的發明物，且還計劃可進行改變或應用，這是本領 域的技術人員基於本專利說明書的描述和公知技術可構思出的。改變和應用也將落入尋求 保護的範圍內。本專利申請基於2008年3月7日在日本提交的日本專利申請(No. 2008-057351)， 該申請的內容通過引用併入到本文中。工業適用性可根據使用環境而適當地設置安全功能；因此，本發明產生的優點在於能夠增強 安全功能，且本發明可用於測量氣體消耗量的氣量計、包括該氣量計的氣體安全系統等。
權利要求
一種氣量計，包括流量測量單元，所述流量測量單元測量流過氣流通路的氣體流量；流量計算單元，所述流量計算單元根據所述流量測量單元測得的流量值來計算預定流量數據；功能設置單元，所述功能設置單元將多個功能中的任意功能設置為與氣體的使用相關的安全功能；監測單元，所述監測單元按照包括由所述功能設置單元設置的功能的所述安全功能，監測氣體使用期間出現的故障；控制單元，所述控制單元在所述監測單元檢測到故障時執行與所述安全功能相關的處理；以及通信單元，所述通信單元根據來自所述控制單元的命令建立與監測供氣的監測中心的通信，其中所述控制單元在滿足用於由所述功能設置單元設置的所述功能的操作條件的事件已發生時中斷供氣，且在滿足用於未由所述功能設置單元設置的功能的操作條件的事件已發生時，藉助於所述通信單元來將與未設置功能相關的故障的出現報告給所述監測中心。
2.根據權利要求1所述的氣量計，其中，所述控制單元在通知與所述未設置功能相關 的故障出現時，當滿足用於所述未設置功能的操作條件的事件出現預定次數時，發送報告。
3.根據權利要求1所述的氣量計，其中，所述功能設置單元能夠將用於檢測由下述事 件造成的故障的功能中的至少任何一種設置為所述安全功能；其中，所述事件為流量過量、 超過操作時間、檢測到洩漏、壓力異常、檢測到脈動、驗震器的操作，以及報警器的操作。
4.一種氣體安全系統，包括權利要求1至權利要求3中任何一項限定的氣量計；以及監測中心，所述監測中心經由通信線路連接到所述氣量計，並且接收來自所述氣量計 的報告。
全文摘要
本發明涉及一種氣量計及氣體安全系統，其能夠根據使用環境等而適當地設置安全功能，從而增強了安全功能。根據安全功能選擇單元(120)的選擇信息，功能設置單元(116)將多個功能中的任意功能設置為與氣體的使用相關的安全功能。當滿足安全功能操作條件時，監測單元(112)根據安全功能設置來檢測在氣體使用期間出現的故障，以將安全信號輸出至控制單元(114)。控制單元(114)根據來自於監測單元(112)的安全信號，當發生滿足已設置的預設功能的操作條件的事件時，切斷供氣，並且當發生滿足未設置的非預設功能的操作條件的事件時，控制通信單元(124)將未預設功能中的故障通知給監測中心(200)。
文檔編號G01F3/22GK101960266SQ20098010805
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月24日 優先權日2008年3月7日
發明者中村廣純, 久保和男, 齋藤尚, 橫畑光男, 白澤忠德, 難波三男 申請人:松下電器產業株式會社;高壓氣體保安協會