(57)【要約】【課題】  水道管に対し水道メータより上流側に近接配置される流量制御弁の動作異常を検知できるようにする。【解決手段】  流量制御弁異常検知装置と水道メータ及び流量制御弁とを通信線又は信号線を介して接続し、流量制御弁に対し例えば遮断信号が出力された後、その後における水道メータの検針値を読み取り、その検針値に基づく計測水量が、微小流量の閾値より大きい場合は、流量制御弁の例えば遮断動作（閉動作）に異常が生じているとして、この異常情報を表示部に表示し、また通信網を介して遠隔にある中央監視部に異常情報を送信する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道管に取り付けられた通信機能付き水道メータが通信線によって接続されるとともに、前記水道管の水流方向においてその水道メータの上流側における水道管に取り付けられて遠隔より動作指令可能な流量制御弁が信号線で接続される水道管の流量制御弁異常検知システムであって、
前記信号線を通じて前記流量制御弁に水の流通を遮断又は減少する制限動作指令を遠隔出力する制限動作指令手段と、
前記制限動作指令後に前記水道メータが計測する水量を検出する流量検出手段と、
その流量検出手段が検出した水量を予め設定された閾値と比較して、その閾値を超える場合は前記流量制御弁に異常が生じている旨の判定を行う異常判定手段と、
その異常判定手段による異常の判定が行われたときに、異常情報を出力する異常出力手段と、
を含むことを特徴とする水道の流量制御弁異常検知システム。
【請求項２】
請求項１記載の流量制御弁異常検知システムであって、
前記流量検出手段は、前記制限動作指令後に一定の周期ごとに前記水道メータの検針値を読み出す検針手段と、その読み出した検針値における前回のものに対する今回のものの増加量を演算する演算手段とを含み、
前記異常判定手段は、その増加量を前記閾値と比較し、その検針値の増加量が前記閾値を上回っている場合は前記流量制御弁に異常が生じている旨の判定を行うことを特徴とする水道の流量制御弁異常検知システム。
【請求項３】
請求項１記載の流量制御弁異常検知システムであって、
表示部を有し、
前記異常判定手段により前記流量制御弁に異常があると判定されたときに、前記異常出力手段は、前記表示部に前記異常情報を表示出力することを特徴とする水道の流量制御弁異常検知システム。
【請求項４】
請求項１記載の流量制御弁異常検知システムであって、
遠隔の中央監視部への通信手段を有し、
前記異常判定手段により前記流量制御弁に異常があると判定されたときに、前記異常出力手段は、前記中央監視部へ前記異常判定手段で判定した異常情報を送信することを特徴とする水道の流量制御弁異常検知システム。
【請求項５】
請求項１記載の制御弁異常検知システムにおいて、
オペレータからの入力を受け付ける入力手段を有し、
前記制限動作指令手段は、前記入力手段に入力する所定の操作に応じて前記流量制御弁へ遠隔で前記制限動作指令を行うことを特徴とする水道の流量制御弁異常検知システム。
【請求項６】
請求項１記載の流量制御弁異常検知システムにおいて、
遠隔の中央監視部への通信手段を有し、
前記制限動作指令手段は、前記通信手段を使用して前記中央監視部からの通信により遠隔で前記制限動作指令することを特徴とする水道の流量制御弁異常検知システム。
【請求項７】
請求項５記載の流量制御弁異常検知システムにおいて、
前記異常判定手段で使用する請求項１又は請求項２の閾値は、前記入力手段を使用し入力設定が可能であることを特徴とする水道の流量制御弁異常検知システム。
【請求項８】
請求項４記載の流量制御弁異常検知システムにおいて、
前記通信手段を使用して前記中央監視部からの通信により請求項１又は２の閾値の入力設定が可能であることを特徴とする水道の流量制御弁異常検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道の流量制御弁異常検知システムに関し、より詳細には、水道管に取り付けられて水流の遮断又は絞りを行う流量制御弁の異常検知の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、水道管には水道メータが取付けられているとともに、その上流側には流量制御弁が取り付けられる場合がある。水道メータとしては電子式のものが普及しており、これは水道管に接続した計量部において流量に応じて回転する羽根車の回転状態を非接触状態で検出し、これに基づいてマイクロコンピュータ内蔵の電子ユニットにおいて、使用流量、使用時間等を算出し、算出結果を液晶等の表示器に表示するように構成されている。
【０００３】
また、一般に、電子式水道メータでの検出結果は、離れた位置に設置されている表示器に電文形式で送信され、当該表示器において水道メータから供給される検出結果に基づき各種の積算値の算出や表示が行われるようになっている。
さらに、水道メータの検出結果や表示器での積算値等が、通信回線を介して中央監視部の端末に送信され、その中央監視部において、各水道水使用場所での水道水使用状態の監視や、水道料金の算出等が行われるようになっている。
【０００４】
また、節水を行う必要になったとき、あるいは漏水が発生したとき、その旨の信号が上述の流量制御弁に送られることにより、流量制御弁を閉じる動作又は絞る動作等の制限動作が自動的に行われるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２０２１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来は、流量制御弁を遠隔より閉じる旨の信号を送った場合、実際に流量制御弁が閉じたことを確認することができなかった。また、実際に流量制御弁は駆動したものの、流量制御弁内部に異物（砂利等）が混入している場合、完全に流量を遮断するに至らず、微量の水道水が下流側に流れてしまうことを検知することができなかった。
【０００６】
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、遠隔より流量制御弁を閉じた場合等において、流量制御弁の異常を検知することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明は、
水道管に取り付けられた通信機能付き水道メータが通信線によって接続されるとともに、前記水道管の水流方向においてその水道メータの上流側における水道管に取り付けられて遠隔より動作指令可能な流量制御弁が信号線で接続される水道の流量制御弁異常検知システムであって、
前記信号線を通じて前記流量制御弁に水の流通を遮断又は減少する制限動作指令を遠隔出力する制限動作指令手段と、
前記制限動作指令後に前記水道メータが計測する水量を検出する流量検出手段と、
その流量検出手段が検出した水量を予め設定された閾値と比較して、その閾値を超える場合は前記流量制御弁に異常が生じている旨の判定を行う異常判定手段と、
その異常判定手段による異常の判定が行われたときに、異常情報を出力する異常出力手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００８】
これによって、遠隔で流量制御弁を例えば遮断動作させるべく、制限動作指令を行った後、流量制御弁が所期のとおりに機能を果たしているかどうかを確認することができ、異常と判定される場合はその異常情報が表示その他の方法で出力されるため、それに基づき、流量制御弁のメンテナンスその他の管理を行うことができる。
【０００９】
また前記流量検出手段は、前記制限動作指令後に一定の周期ごとに前記水道メータの検針値を読み出す検針手段と、その読み出した検針値における前回のものに対する今回のものの増加量を演算する演算手段とを含み、
前記異常判定手段は、その増加量を前記閾値と比較し、その検針値の増加量が前記閾値を上回っている場合は前記流量制御弁に異常が生じている旨の判定を行うことを特徴とする。
【００１０】
このように水道メータの検針値の一定周期ごとの増減量は、水道メータそのものの機能で取得されるものであるため、専用の機器を用いることなく、既存の水道メータを利用して、流量制御弁の異常をコストを安く判定することができる。
【００１１】
また表示部を有することを前提として、
前記異常判定手段により前記流量制御弁に異常があると判定されたときに、前記異常出力手段は、前記表示部に前記異常情報を表示出力することができ、これにより、異常発生を表示部を介して一目で視覚可能となる。
【００１２】
さらに、遠隔の中央監視部への通信手段を有し、
前記異常判定手段により前記流量制御弁に異常があると判定されたときに、前記異常出力手段は、前記中央監視部へ前記異常判定手段で判定した異常情報を送信することができ、これにより、遠隔の中央監視部で通信ネットワークを利用して早期に異常情報を受け取り、迅速な対応が可能となる。
【００１３】
また、オペレータからの入力を受け付ける入力手段を有するものとし、
前記制限動作指令手段は、前記入力手段に入力する所定の操作に応じて前記流量制御弁へ遠隔で前記制限動作指令を行うことができ、これにより、入力手段を介して簡単に弁の遮断指令等を行い得る。
【００１４】
また、遠隔の中央監視部への通信手段を有することを前提として、
前記制限動作指令手段は、前記通信手段を使用して前記中央監視部からの通信により遠隔で前記制限動作指令することもでき、これにより、遠隔からの弁管理がシステムとして可能となる。
【００１５】
さらに、前記異常判定手段で使用する閾値を前記入力手段を使用し入力設定が可能であるようにすれば、個々の設置箇所において適切に閾値を決めることができる。
【００１６】
あるいは、前記通信手段を使用して前記中央監視部からの通信により閾値の入力設定が可能であるようにすれば、中央監視部に全体的な弁管理を集中化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の流量制御弁異常検知システムの一実施例を示したブロック図である。
図１において、水道管１の水の流れ方向に対し、水道メータ２と流量制御弁３とが水道管１に対し直列に取り付けられている。流量制御弁３は水道メータ２の上流側に位置し、水道メータ２の下流側における水道配管や水道メータ２自身に漏水が生じた場合に水の流れを遮断したり、あるいは節水が必要なときに水道メータ２側への水の単位時間当たりの流量を制限したりする役割を果たす。そして、水道メータ２は通信線４により、また流量制御弁３は信号線５により、それぞれ本発明に係る流量制御弁異常検知装置６に接続されており、流量制御弁３は、信号線５を介して遠隔より制御可能とされている。
【００１９】
また、流量制御弁異常検知装置６はスイッチ７の入力に基づき、又は通信線８（通信網）を介して接続された中央監視部９からの遠隔制御指令に基づき、通信線５で接続されている流量制御弁３に対してその弁を閉じる指令（遮断指令）あるいは流量の減量（絞り）指令を行う。そのような遮断指令あるいは絞り（減量）指令が制限動作指令に相当する。また、その流量制御弁３に対する指令の後は、後述するように水道メータ２の検針値を一定周期で定期的に読み出し、演算部１０において流量の変化を監視し、予定されている流量の遮断又は絞りが生じない場合には、表示部１１に対して警告表示を行う。また、中央監視部９に対して警告送信を行うようになっている。ここで、流量制御弁異常検知装置６が単体で、あるいはこれに中央監視部９を併せた複合体により、流量制御弁異常検知システムが構成される。
【００２０】
以上のような機能を実現するために、流量制御弁異常検知装置６はマイクロコンピュータ（マイコン）を主体とする制御部１２を備え、この制御部１２に対し、流量制御弁３の開閉動作あるいは流量制限動作を行う弁制御回路１３、中央監視部９と通信を行う外部通信回路１４、前述のスイッチ７、演算部１０、表示部１１、並びに水道メータ２と通信を行う通信回路１５が接続されている。水道メータ２は、一般には図２に示すような電子式水道メータである。電子式水道メータ２は公知のものであるため詳しい説明は割愛するが、水道の流路内に配置した羽根車２０を備え、この羽根車２０が水道管１の流量に応じて回転する。
【００２１】
羽根車２０が回転するとそこに取り付けられている永久磁石２１によって回転磁界が発生し、これが磁気抵抗素子等の磁気検出素子２２によって検出され、ここからの検出信号に基づき、回転検出回路２３において回転状態が検出され、これに基づき、積算回路２４において水道水使用流量、使用時間等が演算される。算出された水道水使用流量情報及び水道水使用時間情報は、通信回路２５から前述の通信線４を介して流量制御弁異常検知装置６に供給される。ここで前述の積算回路２４、通信回路２５及び表示部２６がマイクロコンピュータ等の制御部２７に接続されており、制御部２７は積算回路２４で積算された使用流量や使用時間等の情報を表示部２６に表示する。
【００２２】
また、流量制御弁３の構造自体は周知のものであるため、詳しい説明はしないが、この流量制御弁３が単純に水道水の流量を遮断・開放する（全閉・全開の開閉動作）を行うものである場合は、流量制御弁＝遮断弁となる。またこの流量制御弁３が、水道管を流れる水の流量を絞る（減少させる）（例えば節水が必要なときにその流量を絞る）機能を有する場合は、流路の全閉・全開ではなく、必要な場合に流量を絞る(減少させる)制限動作を行う流量制御弁となる。遮断弁の場合は単純にソレノイド等の作動で弁子を閉ざすものとなり、流量を所定の量まで絞ったりあるいは完全に閉じたりする機能を持つ弁の場合は、例えば全閉・中開・全開といった切替弁が採用され得る。
【００２３】
図３に示すように、流量制御弁異常検知装置６の制御部１２は、例えばＩ／Ｏポート３０、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３を備えたマイコンが用いられる。ＲＯＭ３２には流量制御弁異常検知プログラム３２ａが格納されており、ＣＰＵ３１はこのプログラム３２ａを読み出し、図１における水道メータ２の検針値を自身にフィードバックさせ、流量制御弁３に異常が生じているかどうかを判定する。また、ＲＯＭ３２には、その異常判定に用いる閾値が予め設定された閾値メモリ３２ｂが設けられ、さらに異常表示パターンが記憶された異常表示パターンメモリ３２ｃが設けられている。
【００２４】
次に、この流量制御弁異常検知プログラム３２ａの内容を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。ステップＳ１（以下、単にＳ１で表す。以下、同じ）において、流量制御弁３に対し遠隔閉指令がなされたもの（流量制御弁＝遮断弁）と想定する。ここで、どのような場合に遠隔閉指令がなされるかは、水道メータ２の検針値等に基づき制御部１２（図３のＣＰＵ３１）が、例えば漏水の判定等をしたときに、図１の制御部１２から弁制御回路１３、信号線５を介して流量制御弁３を閉じる指令がなされ、その結果として流量制御弁３が閉動作する。
【００２５】
このような弁閉動作のシステムにおけるプログラムは公知のものであるため、詳しい説明は省略する。そして、図４のＳ２で一定周期が経過したかどうかが判断され、そうであればＳ３において水道メータ２の検針値を取得する。このＳ３においては、水道メータ２の図２における磁気検出素子２２、回転検出回路２３に基づく積算回路２４の情報が、制御部２７により通信回路２５、通信線４を介して流量制御弁異常検知装置６へ供給され、その検知装置６側では図１における通信回路１５を介してその情報を制御部１２が受け、これを図３のＲＡＭ３３に一時記憶する。
【００２６】
次にＳ４において、水道メータ２の検針値は流量制御弁３が閉じられる(全閉)により本来は０となるはずであるが、誤差分等による微小な流量を超える（閾値を上回る流量である）かどうかを判断する。具体的には、水道メータ２の前回の検針値ｑ１と今回の検針値ｑ２との差（前回に対する今回の検針値の増加量）：ｑ２−ｑ１＝一定時間当りの（前回から今回までの時間当たりの）流量Ｑａが演算されるとともに、この増加量（一定時間当たりの流量）Ｑａが閾値Ｑ以上かどうかがＳ４で判断される。例えば、図５の（ａ）に示すように、誤差範囲を加味した微小流量の閾値Ｑに対し、実際に取得した検針値の前回と今回の増加量Ｑａ（Ｑｂ・・・）がその閾値Ｑ以下であれば、流量制御弁３の閉動作は問題なくなされ、水道管１はその流量制御弁３の部位で流量が適正に遮断されたものと判断できる。
【００２７】
これに対し、図５の（ｂ）に示すように、上述の閾値Ｑより水道メータ２の一定時間当りの流量（前回に対する今回の検針値の増加量）Ｑａ（Ｑｂ・・・）が大きいと判断された場合は、本来流量制御弁３が閉じているにもかかわらず何らかの理由で一定の流量が生じていることになる。これは例えば、その弁内に砂や細かい石が混入して、弁が完全に閉じきれていない状態などがその原因として考えられる。その場合は、Ｓ５において流量制御弁異常情報を表示するステップを実行する。具体的には、図１の流量制御弁異常検知装置６における表示部１１に、その異常情報を、例えば「弁に異常あり」等で表示する。より具体的には、流量制御弁異常検知装置６の制御部１２（特に図３のＣＰＵ３１）がＲＯＭ３２等からその表示内容（例えばＲＯＭ３２の異常表示パターンメモリ３２ｃに記憶された表示内容）を読み出し、制御部１２から表示部１１へ転送してこれを表示させる。
【００２８】
さらにＳ６では、その制御弁異常情報を、図１の制御部１２が外部通信回路１４及び通信線８（通信網を含む）を介して中央監視部９へ通信するステップを実行する。中央監視部９には、図６に示すように、端末３５が設置され、その表示部３６に、流量制御弁３の異常を示す情報、例えば「流量制御弁に異常発生」といった情報が表示される。中央監視部９に供給されたこのような異常情報あるいは流量制御弁異常検知装置６自身の表示部１１に供給された異常情報に基づいて、当該異常が生じている流量制御弁３の点検・修理を実施することができる。
【００２９】
中央監視部９の端末３５は、図７に示すように、通信部４３を備えるとともに、Ｉ／Ｏポート３８、ＣＰＵ４０、ＲＯＭ４１及びＲＡＭ４２を備え、これらがバス３９で接続されている。また、表示部３６及びキーボード等の入力装置３７がＩ／Ｏポート３８、バス３９を介してＣＰＵ４０等に接続されている。ＲＯＭ４１には、前記異常判定のための流量の閾値を記憶する閾値メモリ４１ａを設けることができ、中央監視部９の端末３５において、例えば入力装置３７で入力された閾値Ｑが閾値メモリ４１ａ（又はＲＡＭ４２）に格納され、これがＣＰＵ４０により読み出されて、図３の異常検知装置６における閾値メモリ３２ｂに転送されるようにしてもよい。
【００３０】
また、図７の中央監視部９の端末３５の入力装置３７から、流量制御弁３を例えば遮断する指令入力がなされ、この指令信号が通信線８及び図１の流量制御弁異常検知装置６の外部通信回路１４、制御部１２、弁制御回路１３及び信号線５を介して流量制御弁３へ伝送され、同弁３が遮断等の制限動作を行うようにしてもよい。
【００３１】
また、前述の異常判定における閾値Ｑを入力するための入力手段を図１の異常検知装置６に設け（例えばスイッチ７の代わりに、又はスイッチ７と併存して）、この入力手段から閾値Ｑを設定して、これを図３の閾値メモリ３２ｂに格納してもよい。
【００３２】
さらに図１の流量制御弁異常検知システムにおいて、スイッチ７をオペレータが操作することにより、流量制御弁３を例えば閉動作させる指令信号を同弁３へ供給し、これを閉じさせることも可能である。
【００３３】
また、以上では流量制御弁３を主に遮断弁として説明したが、例えば節水のために水道の流量を絞る必要がある場合は、流量制御弁３を絞り動作させて水の流量をａ１からａ２（ａ１＞ａ２）に減少させる（絞る）こととなる。このときはａ２＋α（αは流量等を加味した補正値）を閾値Ｑ’に設定し、実際に水道メータから取得される検針値のデータと閾値Ｑ’とを比較して、流量制御弁の絞り動作における異常の有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例である流量制御弁異常検知装置（システム）の一実施例を示す機能ブロック図。
【図２】電子式水道メータの構成を示すとともに、これと流量制御弁異常検知装置との接続状態を示す機能ブロック図。
【図３】電子式水道メータの制御部を簡略に示す機能ブロック図。
【図４】流量制御弁異常検知のプログラムを示すフローチャート。
【図５】その異常検知における閾値と実際に検出される水道メータの計測水量（前回に対する今回の検針値の増加量）との関係を概念的に示す図。
【図６】中央監視部の端末を示す図。
【図７】中央監視部の端末における制御部の機能ブロック図。
【符号の説明】
【００３５】
１  水道管
２  水道メータ
３  流量制御弁
４  通信線
５  信号線
６  流量制御弁異常検知装置
７  スイッチ
９  中央監視部
１０  演算部
１１  表示部
１２  制御部
【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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【図７】
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