专利名称：气量计及气体安全系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量气体消耗量的气量计，以及包括该气量计的气体安全系统。
背景技术：
测量气体消耗量的一些相关技术的气量计具有安全功能，其在气体使用期间出现 问题时切断供气通道等。安全功能所包括的功能为借助于断流阀，例如在验震器检测到预 定水平或更大水平的地震强度时切断供气通道；或在超过预定流量或预定操作时间时切断 供气通道。专利文献1示出了一种气量计控制系统，其通过使用自动读出或预付卡系统的通 信线路，在达到可用气体量时停止供气，以便供送与付款相当的气体量。专利文献2公开 了一种网络系统，其自动地读出水、电、气等的消耗量，且使得能够计算和收取费用、检查漏 水、传输与漏电和漏气的检测相关的信息等。专利文献3公开了一种气体管理系统，由于使 用了预付卡，故其在与气体账单相关的剩余余额信息已经达到零的时间点处切断供气，从 而使读表服务和账单托收服务简单化。专利文献1 JP-A-8-5398专利文献2 JP-A-2005-18720专利文献3 JP-A-2002-7449
发明内容
本发明待解决的问题存在如下的情况，在其中，所需的气体安全功能根据气量计和气体用具的所处的 环境，诸如国家或地区而变化；或根据连接时各用户家中使用的气体用具的使用类型或状 态而变化。例如，在发生地震的潜在危险很小的国家或地区，就不是很需要在检测到颤动时 实现切断功能。与在已经超过预定操作时间时切断气体的功能相关地，优选的是根据消耗 的流量来改变用于确定与截断相关的连续操作时间。很难根据气体用具或各用户使用的气 体用具的使用状态来适当地改变固定的安全功能。已经鉴于以上情况构思出了本发明，且本发明的目的在于提供一种能够根据使用 环境等来设置安全功能且增强安全功能的气量计和气体安全系统。问题解决的方法本发明的一种气量计包括流量测量单元，其测量流过气流通路的气体流量；流 量计算单元，其根据由流量测量单元测得的流量值来计算预定的流量数据；功能设置单元， 其将多个功能中的任意功能设置为与气体的使用相关的安全功能；监测单元，其根据包括 由功能设置单元设置的功能的安全功能来监测气体使用期间可能会出现的故障；控制单 元，其在监测单元检测到故障时执行与安全功能有关的处理；以及，通信单元，其根据来自 控制单元的命令建立与对供气进行监测的监测中心的通信，其中，控制单元在满足用于功 能设置单元所设置的功能的操作条件的事件发生时，中断供气；并且在满足用于未由功能设置单元所设置的功能的操作条件的事件发生时，借助于通信单元来将与未设置功能有关 的故障的出现报告给监测中心。结果，就可根据使用环境，适当地来设置安全功能，且可在对应于设置功能的事件 发生时中断供气。通过将未设置功能报告给监测中心，监测中心就可确定与未设置功能相 关的故障的出现。在此情况下，例如，提示用户设置对应的安全功能，从而增强安全功能。本发明还涉及一种气量计，其中，控制单元包括如下的元件，所述元件在通知与未 设置功能相关的故障出现时，当满足用于未设置功能的操作条件的事件已经发生预定次数 时，进行报告。结果，就可提高供气中易出现的故障状态的检测精确度。本发明还涉及一种气量计，其中，功能设置单元能够将用于检测由下述事件所造 成的故障的功能中的至少任何一种设置为安全功能；其中，所述事件为流量过量、超过操作 时间、检测到泄漏、压力异常、检测到脉动、验震器的操作，以及报警器的操作。结果，从多个安全功能中选择安全功能，以及检测和处理包括多个事件中的至少 任何一个的故障就变成可能的。本发明还涉及一种气体安全系统，其包括前述气量计中的任何一个，以及监测中 心，所述监测中心经由通信线路连接到气量计且接收来自于气量计的报告。根据本发明，可提供一种气量计和气体安全系统，其使得能够根据使用环境等来 适当地设置安全功能，且增强了安全功能。
图1为示出本发明实施例的气量计和气体安全系统的构造的框图。图2为本发明实施例的气量计和气体安全系统运行时所使用的处理程序的流程 图。参考标号和符号的描述100气量计102 通路104断流阀106流量测量单元108压力传感器110流量计算单元112监测单元114控制单元116功能设置单元118测量功能选择单元120安全功能选择单元122输入单元124通信单元126验震器128报警器
151，152，153 气体用具200监测中心300通信线路
具体实施例方式图1为示出本发明第一实施例的气量计和气体安全系统的构造的框图。本实施例 的气体安全系统由用作流量测量设备的气量计100和监测中心200构成，该监测中心200 执行与供气相关的安全功能的监测，对各用户处达到的操作条件进行管理等。气量计100 放置在气体用具提供于其中的建筑物的外部或内部。监测中心200为安装在气体公司、丙 烷气体供应商、其分支机构的管理部门、便利店等的设备；且其执行对设置在各建筑物中的 气量计100的集中管理。气量计100和监测中心200以通过通信线路300，诸如无线通信线 路、电话线路和国际互联网，以可通信的方式而彼此互连，从而使它们之间能够交换各种信 号和数据。气量计100连接到通过其而供送气体的通路102上；而断流阀104、流量测量单元 106和压力传感器108提供在通路102中。气量计100具有流量计算单元110、监测单元 112、控制单元114、功能设置单元116、测量功能选择单元118、安全功能选择单元120、输入 单元122、通信单元124、和验震器126。流量计算单元110、监测单元112、控制单元114、功 能设置单元116、测量功能选择单元118、和安全功能选择单元120的功能由算术处理单元 执行，该算术处理单元由诸如微型计算机的处理器和存储器构成。诸如燃气灶、风扇式加热器、热水供应装置、和地板加热器的一种或多种气体用具 A 151、B 152、和C 153连接到相对于气量计100的通路下游点上。在检测到气体、一氧化 碳(CO)等泄漏时发出与异常状态相关的警报的报警器128设置在气体用具151至153安 装的位置附近；且报警器128借助于无线通信或有线通信与气量计100相互通信。流量测量单元106测量流过通路102的气体量，且流量测量单元106由超声波流 量计组成。尽管与本实施例相关地，描述了使用超声波流量计的示例性构造来作为流量测 量单元106，但诸如射流式流量计和膜流量计的其它各种流量测量装置也可使用，只要这些 流量计可测量气体量。在流量测量单元106中，分别设置在通路102的上游位置和下游位 置的超声波发射器和超声波接收器以给定的时间间隔(例如，两秒等)交替地改变超声波， 从而确定流体顺流方向上获得的超声波传播时间与流体逆流方向上获得的超声波传播时 间之间的差别。待测量的流体流动速度和流体量是基于传播时间的差别来测量的。流量计算单元110使用由流量测量单元106输出的测量的流量值来计算气体消耗 量、对应于测量该量的时间的流动模式，等；且将与该量和时间相关的流量数据，诸如累计 (integration)流量和流动模式存储在安装在内部/外部的存储单元中。由此计算的流量 数据就输出到监测单元112中。流量计算单元110的流量测量功能可由测量功能选择单元 118和功能设置单元116有选择地设置，这将在下文中描述。压力传感器108检测通路102中的气体压力，且将压力检测信号输出至监测单元 112。验震器126检测地震颤动；且在检测到预定水平或更大的地震强度颤动时将地震信号 输出至监测单元112。报警器128检测来自于通路102或气体用具151至153的气体的泄 漏，和源于气体用具151至153的CO的泄漏。当检测到气体或CO泄漏时，报警器就将异常检测信号输出至监测单元112。通信单元124具有有线或无线通信功能，且经由通信线路 300建立起与监测中心200的通信，从而交换信号和数据。按照预设的安全功能，监测单元112监测在气体使用期间出现的故障。当根据来 自于流量计算单元110的流量数据、来自于压力传感器108的压力检测信号、来自于验震器 126的地震信号、来自于报警器128的异常检测信号等，满足安全功能的操作条件时，监测 单元112检测气体使用期间的故障，且将安全信号输出至控制单元114。下文将描述的安全 功能选择单元120和功能设置单元116可以有选择地设置监测单元112的安全功能。监测 单元112具有用于监测由功能设置单元116所设置的安全功能的第一监测操作，以及用于 监测未由功能设置单元116设置的安全功能的第二监测操作。测量功能选择单元118存储与由流量计算单元110所执行的各种测量功能有关的 信息，且根据来自于输入单元122的输入命令来将与对应的测量功能相关的选择信息输出 至功能设置单元116。安全功能选择单元120存储与由监测单元112执行的各种安全功能 相关的信息，且根据来自于输入单元122的输入命令来将与对应的安全功能相关的选择信 息输出至功能设置单元116。功能设置单元116根据测量功能选择单元118和安全功能选择单元120输出的多 条选择信息来设置气量计的测量功能和安全功能，且将功能设置信号分别输出至流量计算 单元110和监测单元112。还采用了如下一种构造，其中，用于执行各种测量功能的程序预 先存储在流量计算单元110中，且其中借助于功能设置单元116的功能设置信号来激活对 应的功能。可选地，还可采用如下一种构造，其中，预先存储且由测量功能选择单元118选 择的用于测量功能的程序从功能设置单元116中读出且输入至流量计算单元110，从而导 致运转。可选地，还采用了如下一种构造，其中，用于执行各种安全功能的程序预先存储在 监测单元112中，且其中借助于功能设置单元116的功能设置信号来执行对应的功能。可 选地，还采用了如下一种构造，其中，预先存储且由安全功能选择单元120选择的用于安全 功能的程序从功能设置单元116中读出且输入到监测单元112中，从而导致运转。输入单元122具有将选择测量功能的命令输入到测量功能选择单元118，以及将 选择安全功能的命令输入到安全功能选择单元120中的接口功能。输入单元122可经由通 信线路300和通信单元124，将监测中心200传输来的选择信号输入测量功能选择单元118 和安全功能选择单元120中。输入单元还通过诸如无线通信和红外线通信的各种通信方 式，以及通过来自于监测中心200的远程命令来输入选择命令。输入单元122还可构造成 以便具有操作按钮、用户指示器、诸如个人计算机的信息处理设备，以及诸如终端的操作输 入装置，并且使用户或管理者能够通过直接输入指令来输入选择命令。如上文所述，输入单 元122不限于上文提到的这些，且功能选择的输入可以以各种方式执行。根据来自于监测单元112的安全信号，控制单元114中断供气，且将报告发送给监 测中心200。当供气中断时，就激活断流阀104，从而切断通路102。在发送报告时，命令就 发送给通信单元124，从而经由通信线路300建立起与监测中心200的通信，且将与未设置 功能有关的故障的出现报告给监测中心200。通信单元124通过将电话线路用作通信线路 300来发起呼叫的方法等来发送报告。这时，当借助于监测单元112的第一监测操作检测到 满足由功能设置单元116设置的安全功能(设置功能)的操作条件的事件时，控制单元114 就切断供气。当借助于监测单元112的第二监测操作检测到满足未由功能设置单元116设置的安全功能(未设置功能)的操作条件的事件时，就向监测中心200发出警报。当借助 于第二监测操作确定故障发生预定次数时，就执行将报告发送给监测中心200。因而，提高 了供气中易于出现的故障的检测精度，且该检测精确度用作向用户引入附加安全功能需求 而使用的数据。当从气量计100上接收到与通过第二监测操作检测到的故障的报告时，监测中心 200就将借助于当前未选择的安全功能所检测到的故障报告给用户，从而提示用户设置安 全功能。各种报告方式和通过通信线路300实现的报告可用于将报告发送给用户。因而， 进行了增强安全功能的尝试。监测中心200可将设置命令经由通信线路300发射至气量计 100，从而设置与检测到事件相对应的未设置安全功能。例如在测量功能和随后的功能可用时，利用各种流量条件的累计处理是可用的。 流量测量结果可用于折扣等。(1)正常累计功能...对实测流量值进行累计。(2)白天时间的累计功能...根据预定时间周期对流量进行累计，且累计结果用 于折扣和额外收费。(3)季节性累计功能...根据预定季节(每月)对流量进行累计，且累计结果用于 折扣或额外收费。(4)用具专用的累计功能...基于每一用具对流量进行累计，且累计结果用于折 扣和额外收费。(5)功能专用的累计功能...根据使用模式(加热、热水供应、烹饪等)来对流量 进行累计，且累计结果用于折扣和额外收费。当根据时间周期和季节执行累计时，就需要计时器和日历功能。基于每一用具或 基于每一功能执行的累计是基于使用具有用具确定功能和使用模式确定功能的仪表的前 提的。当用户并未特别选择某一功能时，正常累计功能就可设置为，例如默认测量功能。 当选择功能时，所选的测量功能和正常的累计功能就变为有效的。关于安全功能，存在通过检测归因于流量过量、超过操作时间、检测到泄漏、压力 异常、检测到脉动、验震器的操作、报警器的操作等的各种故障事件来执行出于安全目的的 处理的可用功能。存在例如与故障检测相关的以下功能。(1)总的最大流量过量...在给定周期内达到的总流量超过参考流量时发生。(2)单独的最大流量过量...在当前流量与先前流量之间的差别等于或大于每次 测量流量时的预定值时发生。(3)超过安全持续时间...当连续使用用具而超过为各流量指定的可容许的连续 操作时间时发生。(4)压力上升的检测...当检测到压力水平增大到预定水平或更大时发生。(5)压力下降的检测...当检测到压力水平降低到预定水平或更低时发生。(6)验震器的操作的检测...当检测到由于地震等的颤动而导致验震器的激活时 发生。(7)细微泄漏的检测...在预定天数内检测到预定的流量的细微泄漏量时发生。(8)脉动的检测...当检测到预定水平或更大的流量波动或压力波动时发生。
(9)报警器的操作的检测...当检测到各种警报的激活时发生。当用户并未特别选择任何功能时，例如，用于总的最大流量过量的安全功能就设 置为默认安全功能。当选择安全功能时，由此选择的安全功能就变为有效的。如前文所述， 报警操作和切断操作提供为在安全功能检测到故障时执行的处理操作。当所选的设置功能 检测到异常时，就执行切断操作。当未选择的、未设置功能检测到异常时，就执行报警操作。现在将详细描述实施例的气量计和气体安全系统的操作。图2为本发明实施例的 气量计和气体安全系统操作时所使用的处理程序的流程图。作为功能设置处理，功能设置单元116首先确定是否选择了测量功能(步骤Sll)。 当选择了测量功能时，所选的测量功能就在步骤Sll中设置，且处理转到下一处理。相反， 当未选择测量功能时，则将设置取为默认测量模式(例如，仅正常累计功能)(步骤S12)，且 处理转到下一处理。随后，功能设置单元116确定是否选择了安全功能(步骤S13)。在步 骤S13中，当选择了安全功能时，就设置所选的安全功能，且处理转到下一处理。相反，当未 选择安全功能时，则设置为默认安全模式(例如，仅用于总的最大流量过量的模式)(步骤 S14)，且处理转到下一处理。设置测量功能和安全功能，由此完成功能设置(步骤S15)。流量测量单元106接下来测量气体流量(步骤S16)。对是否已经检测到流量进行 确定(步骤S17)。当已经检测到流量时，流量计算单元110计算流量值(步骤S18)。在计 算流量值期间，对设置为测量功能的各种流量值进行累计。当步骤S17中未检测到流量时， 处理就回到与步骤S16相关的流量测量，其中，重复类似的处理。在计算流量值之后，监测 单元112就确定流量中是否存在异常，诸如流量过大(步骤S19)。在步骤S19中，当流量 中存在异常时，处理就转到下一处理。当不存在异常时，处理就回到与步骤S16有关的流量 测量，其中，重复类似的处理。监测单元112确定是否输出异常信号，如来自于压力传感器 108的压力检测信号、来自于验震器126的地震信号、和来自于报警器128的异常检测信号 (步骤S20)。在步骤S20中，当输出异常信号时，处理就转到下一处理。相反，当未输出异 常信号时，处理就回到与步骤S16有关的流量测量，其中，重复类似的处理。当流量中存在异常时，或当输出异常信号时，监测单元112就确定故障的出现，且 将安全信号输出至控制单元114(步骤S21)。在步骤S21中，在检测到故障而输出安全信号 时，监测单元112对未选择的、未设置安全功能，以及与选择的、设置功能的安全功能确定 操作条件。当满足操作条件时，与对应的安全功能有关的安全信号和关于设置/未设置功 能的信息被传输至控制单元114。控制单元114确定为其已经输出安全信号的安全功能是 否为设置的安全功能(步骤S22)。在步骤22中，当该安全功能被确定为设置的安全功能 时，就激活断流阀104，从而封闭通路102且切断供气(步骤S23)。同时，在步骤S22中，当安全功能被确定为未设置的安全功能时，控制单元114就 确定与安全功能相关的故障是否出现了特定的次数(步骤S24)。当步骤S24中故障并未出 现特定次数时，处理就回到与步骤S16有关的流量测量，其中，重复类似的处理。当步骤S24 中故障出现了特定次数时，控制单元114就通过通信单元124发送警报，从而经由通路线路 300将警报发送给监测中心200 (步骤S25)。结果，即使由于操作条件已经被满足预定次数 的情况下，对于用户未选择的安全功能而言监测到故障时，监测中心200也可以确定故障 的出现。当从气量计100中接收到与故障的出现相关的报告时，监测中心200就通知用户 与未选择的安全功能相关的故障出现，由此，报告需要设置对应的安全功能，从而增强安全功能。根据前述实施例，可根据使用环境而适当地选择和设置安全功能。当出现对应于 设置功能的事件时，就可执行用于切断供气的安全处理。与未设置功能相关的事件被报告 给监测中心，由此，监测中心就可确定与未设置功能相关的故障的出现。在此情况下，例如， 提示用户设置对应的安全功能，以便可增强安全功能。可根据气量计使用的地区、气量计的安装位置、操作状态、消耗的流量等来从多个 安全功能中选择安全功能，且可设置由此选择的安全功能。利用升级或添加新的安全功能 的版本来更新安全功能也是可能的。即使在气量计上基本上设置了所有安全功能，当由于供气而导致的事故出现风险 相当低时，以及在安全得以确保时，也会在极少数的场合下发生事故。在此情况下，在将用 于防止出现罕见事故的高级安全功能作为选项的同时，还可以对气量计进行升级。根据气量计的使用地区，还可考虑在没有安全功能可用的区域。在该地区，加强安 全功能的期望可根据基础结构的未来发展、强调安全的用户情绪变化、和政府措施变化等 而出现。作为对该期望的初始反应，还有可能选择性地设置安全功能，从而防止可能由供气 所另外造成的事故的发生，且通过管理安全功能且尝试使现有气量计的功能扩展来加强供 气系统的安全。本发明不限于结合实施例描述的发明物，且还计划可进行改变或应用，这是本领 域的技术人员基于本专利说明书的描述和公知技术可构思出的。改变和应用也将落入寻求 保护的范围内。本专利申请基于2008年3月7日在日本提交的日本专利申请(No. 2008-057351)， 该申请的内容通过引用并入到本文中。工业适用性可根据使用环境而适当地设置安全功能；因此，本发明产生的优点在于能够增强 安全功能，且本发明可用于测量气体消耗量的气量计、包括该气量计的气体安全系统等。
权利要求
一种气量计，包括流量测量单元，所述流量测量单元测量流过气流通路的气体流量；流量计算单元，所述流量计算单元根据所述流量测量单元测得的流量值来计算预定流量数据；功能设置单元，所述功能设置单元将多个功能中的任意功能设置为与气体的使用相关的安全功能；监测单元，所述监测单元按照包括由所述功能设置单元设置的功能的所述安全功能，监测气体使用期间出现的故障；控制单元，所述控制单元在所述监测单元检测到故障时执行与所述安全功能相关的处理；以及通信单元，所述通信单元根据来自所述控制单元的命令建立与监测供气的监测中心的通信，其中所述控制单元在满足用于由所述功能设置单元设置的所述功能的操作条件的事件已发生时中断供气，且在满足用于未由所述功能设置单元设置的功能的操作条件的事件已发生时，借助于所述通信单元来将与未设置功能相关的故障的出现报告给所述监测中心。
2.根据权利要求1所述的气量计，其中，所述控制单元在通知与所述未设置功能相关 的故障出现时，当满足用于所述未设置功能的操作条件的事件出现预定次数时，发送报告。
3.根据权利要求1所述的气量计，其中，所述功能设置单元能够将用于检测由下述事 件造成的故障的功能中的至少任何一种设置为所述安全功能；其中，所述事件为流量过量、 超过操作时间、检测到泄漏、压力异常、检测到脉动、验震器的操作，以及报警器的操作。
4.一种气体安全系统，包括权利要求1至权利要求3中任何一项限定的气量计；以及监测中心，所述监测中心经由通信线路连接到所述气量计，并且接收来自所述气量计 的报告。
全文摘要
本发明涉及一种气量计及气体安全系统，其能够根据使用环境等而适当地设置安全功能，从而增强了安全功能。根据安全功能选择单元(120)的选择信息，功能设置单元(116)将多个功能中的任意功能设置为与气体的使用相关的安全功能。当满足安全功能操作条件时，监测单元(112)根据安全功能设置来检测在气体使用期间出现的故障，以将安全信号输出至控制单元(114)。控制单元(114)根据来自于监测单元(112)的安全信号，当发生满足已设置的预设功能的操作条件的事件时，切断供气，并且当发生满足未设置的非预设功能的操作条件的事件时，控制通信单元(124)将未预设功能中的故障通知给监测中心(200)。
文档编号G01F3/22GK101960266SQ20098010805
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月24日 优先权日2008年3月7日
发明者中村广纯, 久�：湍�, 斋藤尚, 横畑光男, 白泽忠德, 难波三男 申请人:松下电器产业株式会社;高压气体保安协会
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