专利名称：被配置成检测用气量的设备、提供该设备的方法、以及检测用气量的方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于基础设施间接感测的设备和方法，并更特别地涉及用于检测用气量的设备、提供该设备的方法、以及检测用气量的方法。
背景技术：
天然气是在美国家庭最广泛消耗的能源。其用于暖炉、热水器、火炉、壁炉、游泳池加热器、以及在一些情况下的干衣机。在美国，由于增长的需求和受限制的管道输送量，因此天然气价格已是过去十年的四倍。结果，政府机构和燃气公司已努力推行节约计划以减少需求并更优帮助消费者管理能源成本。在天然气不由公共管道提供的地区，丙烷箱普遍用来向特别的家庭、建筑物或建筑物群提供燃气服务。尽管近来的研究工作已集中在感测家庭中的电和水用量，但极少注意力针对感测天然气或丙烷用气量。不同于经常是直接人类活动例如收看TV、洗衣或洗澡的结果的电和水用量，用气量由自动化系统如暖炉或热水器支配。在活动和消耗之间的这种分离导致消费者缺少对燃气在家庭中怎样使用，并且特别是哪些用具对该用量最有责任的理解。除了每月账单之外，大多数人无法判断他们的家用燃气消耗，甚至该每月账单不提供说明该消耗的逐条详情。假设在每个家庭中小数目的天然气或丙烷用具，有诱惑的是考虑用于感测用气量的分布式直接感测途径(例如，在每个用具后面安装流量传感器)。具有伴随途径的三个潜在挑战第一，其需要构建足够柔软且鲁棒以便用非侵入方式配合各种预先存在的燃气用具样式的传感器；第二，其固有地包括提高成本和部署的技术复杂度多个传感器；并且最终地，天然气和丙烷是高度可燃的化合物，因此感测途径必须是安全的，并且优选地不需要专业人员帮助安装。可用的用气量传感器不符合这些挑战。现有用气量传感器会缺乏与各种燃气用具一起使用的灵活性，会对于安装和维护而言是复杂且高成本的，并且通常需要专业的安装。因此，对可以在家庭或其他结构中提供关于用气量的详细信息而且部署相对不昂贵并且不需要专业的安装的设备或方法而言存在有益的需要或可能。
为方便这些实施方案的进一步描述，提供了如下附图，其中图1根据第一实施方案展示了燃气感测装置的框图；图2根据第一实施方案展示了图1的燃气感测装置的感测单元的实例；图3根据第一实施方案展示了连接到燃气调节器的图2的感测单元的实例；
图4根据第一实施方案展示了连接到图3的燃气调节器的图2的感测单元的剖面图；图5根据第二实施方案展示了示例性燃气调节器单元的实现方式；图6根据一个实施方案展示了一种提供燃气感测装置的方法的实施方案的流程图；图7根据一个实施方案展示了一种检测一个或多个燃气用具的用气量的方法的实施方案的流程图；图8根据一个实施方案展示了一种使用一个或多个电信号训练计算单元的活动的流程图；图9根据一个实施方案展示了在示例性燃气调节器中的环境噪声和活动的频谱图；图10根据一个实施方案展示了来自示例性燃气感测装置的原声信号的流速对时间的图表；图11根据一个实施方案展示了来自示例性燃气感测装置的平滑化声信号的流速对时间的图表；图12根据一个实施方案展示了来自在示例性结构中的示例性燃气感测装置的示例性校准程序的数据的流速对声强的图表；图13根据一个实施方案展示了图表，该图表示出了来自在示例性结构中的示例性燃气感测装置的示例性校准程序的数据的声强的线性度；图14根据一个实施方案展示了在示例性燃气感测装置的示例性部署期间流速对时间的图表；图15根据一个实施方案展示了在示例性燃气感测装置的示例性部署期间流速对时间的另一图表；图16根据一个实施方案展不了频率对时间的图表,该图表不出了在不例性燃气感测装置的示例性部署期间由示例性燃气炉导致的低频重击；图17根据一个实施方案展示了用于在示例性燃气感测装置的示例性部署中使用的结构的人口统计数据的表格；图18根据一个实施方案展示了表格，该表格示出了示例性燃气感测装置在示例性部署期间的性能；图19根据一个实施方案展示了另一表格，该表格示出了示例性燃气感测装置在示例性部署期间的性能；图20展示了适合于实施图1的计算单元的实施方案的计算机；以及图21展示了包括在图20的计算机的机箱内部的电路板中的元件的实例的代表性框图。为展示的简化和清晰，附图展示了总体的构造方式，并且众所周知的特征和技术的描述和细节可以略去以避免使本发明不必要地模糊。另外，附图中的元素不必按照尺寸绘制。例如，附图中的一些元素的尺寸相对于其他元素可以被放大以帮助改善对本发明的实施方案的理解。在不同附图中的相同参考数字表示相同的元素。说明书和权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等等(如果有的话)用于在类似的元素之间区分，并且不必按照特别的序列或时间顺序描述。应理解这样使用的术语在合适的情况下是可互换的以便在此描述的实施方案例如能够按不同于描述的那些或在此以其他方式描述的顺序工作。此外，术语“包括”和“具有”以及其任意变化形式旨在覆盖非排他性的包括，以便包括一系列元素的程序、方法、系统、物件、器件、或设备不必限制于那些元素，而是可以包括未清楚地列出或这样的程序、方法、系统、项目、器件、或设备固有的其他元素。说明书和权利要求中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“上”、“下”等
等(如果有的话)用于描述的目的而不必描述永久的相对位置。应理解这样使用的术语在合适的情况下是可互换的以便在此描述的实施方案例如能够在不同于描述的那些或在此以其他方式描述的其他方向工作。术语“连接”等等应广泛理解并指代电气地、机械地和/或以其他方式将两个或多个元素或信号连接。两个或多个电气元件可以电气地连接但不可以机械地或以其他方式连接；两个或多个机械元件可以机械连接但不可以电气地或以其他方式连接；两个或多个电气元件可以机械连接但不可以电气地或以其他方式连接。连接可以是持续任意时间长度，例如永久或半永久或仅片刻。“电气连接”等等应广泛理解并且包括涉及任意电信号的连接，无论电信号、数据信号、和/或电信号的其他类型或组合。“机械连接”等等应广泛理解并且包括全部类型的机械连接。在词语“连接”等等附近缺少词语“可移除地”、“可移除的”等等不意味着有问题的连接等等是或不是可移除的。如在此所使用的“声信号”可以包括可听信号(20赫兹(Hz)到15千赫兹(kHz)、亚可听(低于20Hz)信号或超声(高于15kHz)信号。
具体实施例方式在一些实施方案中，一种设备可以被配置成检测用气量。该设备可以包括(a)—个处理模块，该处理模块被配置成在一个计算单元上运行；以及(b) —个感测单元，该感测单元被配置成连接到一个燃气调节器，该感测单元具有(I)至少一个声传感器，该至少一个声传感器被配置成检测由该燃气调节器所产生的两个或更多个声信号，并将该两个或更多个声信号转换成一个或多个第一数据信号；以及(2)—个发射器，该发射器电气连接到该至少一个声传感器，并被配置成向该计算单元传输该一个或多个第一数据信号。该处理模块被配置成使用该一个或多个第一数据信号确定该用气量。更其他的实施方案涉及一种检测建筑物中的用气量的方法。该建筑物可以具有带有一个泄压管的一个燃气调节器。该方法可以包括使用至少一个声传感器从该燃气调节器的泄压管接收一个或多个第一声信号；将该一个或多个声信号转换成一个或多个第一电信号；以及使用该一个或多个第一电信号确定一个第一燃气流量。其他实施方案涉及一种提供燃气感测装置的方法。该方法可以包括提供至少一个声传感器，该至少一个声传感器被配置成检测在一个燃气调节器中的两个或更多个声信号，并将该两个或更多个声信号转换成一个或多个第一数据信号；提供一个发射器，该发射器被配置成传输该一个或多个第一数据信号；将该发射器电气连接到该至少一个声传感器；提供一个传感器支架，该传感器支架被配置成机械连接到该燃气调节器；将该至少一个声传感器和该发射器机械连接到该传感器支架；以及提供一个处理模块，该处理模块被配置成在一个计算单元上运行，该处理模块具有被配置成使用该一个或多个第一数据的一个事件检测模块。也在其他实施方案中，一个燃气调节器单元可以包括(a) —个燃气调节器，该燃气调节器具有(1) 一个进气口 ；(2) —个隔膜室，该隔膜室被配置成控制流过该燃气调节器的燃气的量；(3)—个溢流阀，该溢流阀连接到该隔膜室；以及(4) 一个泄气管，该泄气管连接到该溢流阀；(b)至少一个声传感器，该至少一个声传感器被配置成检测在该燃气调节器中的两个或更多个声信号，并将该两个或更多个声信号转换成一个或多个第一数据信号，该至少一个声传感器位于该燃气调节器；以及(c) 一个处理模块，该处理模块被配置成在一个计算单元上运行。该处理模块可以被配置成使用该一个或多个第一数据信号检测由一个或多个燃气用具的用气量。转到附图，图1根据第一实施方案展示了燃气感测装置100的框图。图2根据第一实施方案展示了燃气感测装置100的感测单元110的实例。图3根据第一实施方案展示了连接到燃气调节器350的燃气感测装置100的感测单元110的实例。图4根据第一实施方案展示了连接到燃气调节器350的感测单元110的剖面图。燃气感测装置100仅是示例性的并且不限于在此所展示的实施方案。燃气感测装置100可以应用于未在此具体描绘或描述的许多不同的实施方案或实例中。已由两个独立考虑因素中的一个激发了在家庭感测中的先前工作(1)用于辅助护理环境的人类活动感测(例如，老年人护理监控);或(2)启用高度详细的生态反馈应用以便减少浪费的消费习惯。尽管在家庭中自动鉴别用气量确实可以向相应的人类活动提供认识(例如，火炉使用表明烹饪、长期热水使用表明洗澡)，但大多数燃气使用源于自动机械系统(例如，来自家庭的火炉和热水器)，这可以或不可以直接地对应于人的当前活动。因此，燃气感测的主要焦点是支持第二考虑因素，即启用关于家庭中用气量的新类型环境反馈。这样的反馈可以来自重设计的账单、家庭互联网门户、或环境家庭显示器的形式。这样反馈的一个元素向公共事业公司和消费者提供了不仅是总数，而且是直到其来源的用气量的逐条分析的感测数据。该详细数据应允许居民做出关于他们怎样在家庭中消耗燃气的成本和收益的知情决定(例如，在他们的热水器上的温度设定、在洗衣机中使用热水)。燃气感测装置100可以通过在家中或其他结构中提供有关用气量的高粒度信息来帮助消除关于在家庭或其他结构中的用气量的知识缝隙。燃气感测装置100可以是使用燃气事件的声强变化以便自动鉴别直到其来源(例如，热水器、暖炉或壁炉)的燃气使用，并提供燃气流量的估计的低成本的、单点感测的解决方案。在家庭中的每个燃气装置在激活时抽取独特量的燃气，并且流速变化率基于用具的类型，并且在某种程度上基于其在家庭中的位置(即，到燃气用具的管道路径)。因此，燃气感测装置100可以基于流体积和流速变化率，将直到其来源的燃气使用自动分类。因为燃气感测装置100分析燃气事件的声音特征，所以其不需要直接接触燃气自身以执行其测量和计算。直接接触的这种缺少与仅提供用量的总测量值、需要与燃气在管线内接触以便操作、并通常还需要专业安装的常规燃气感测途径相反。如在图1和2中所展示，用于感测用气量的设备或燃气感测装置100可以包括(a)感测单元110 ;以及(b)计算单元120。感测单元110可以包括(a)至少一个声传感器130，其被配置成检测声信号，并将该声信号转换成数据信号；(b)至少一个放大器131 (例如，运算放大器或运算放大器)，其连接到声传感器130的输出端；(c)带有存储器119和模数(Α/D)转换器115的至少一个控制器118 ; (d)电源117 ; (e)至少一个发射器116，其电气连接到声传感器130，并被配置成向计算单元120传输数据信号；以及(f)传感器支架。.在一些实例中，燃气感测装置100还可以包括如果失真发生则自动减小由声传感器130所检测的声信号的放大增益的增益控制器138。增益控制器138还可以用于如果放大器或Α/D转换器失真发生，则自动减小放大增益。在相同或不同的实例中，Α/D转换器115和/或存储器119可以从控制器118分离；和/或放大器131和/或增益控制器138可以是控制器118的一部分。在另一实施方案中，这些元件中的一个或多个可以组合成单个集成电路。在进一步的实施方案中，声传感器依靠微机电系统(MEMS)技术在与其他兀件中的一些或全部相同的集成电路上实施。 计算单元120可以包括(a)收发器或接收器121 ;(b)处理模块122 ;以及(C)存储模块126。在一些实例中，处理模块122可以包括(a)训练模块123，其被配置成训练处理模块122将具体用具的用气量与由声传感器130所接收的声信号关联；(b)事件检测模块124，其被配置成将已接收的声信号与至少一个具体用具的用气量相关联；以及(c)通信模块125，其被配置成与用户通信。例如，处理模块122可以是一个或多个软件程序。接收器121可以被配置成从发射器116接收数据信号。在天然气基础设施中，通过受压管道基础设施向家庭和其他结构送气。高压传输管道将燃气从生产公司的净化装置移动到燃气分配站。调节器和控制阀在高压燃气沿管道移动时控制该高压燃气。在城门站，燃气调节器将管道气压降低到分配压。为提供恒定的、可测量的气压，燃气调节器仅在燃气进入燃气表和进入家庭之前控制气压。在丙烷的情况下，由于丙烷在本地丙烷储箱和家庭或建筑物之间典型地非计量，因此燃气存储在当地储箱中，并且通过一个或多个调压器进入家庭或建筑物。燃气调节器由美国国家标准(ANSI标准B109. 4-1998)授权向家庭管道系统输送安全压力级。给定这些政府规章，具有燃气调节器跨家庭和其他结构相容并且存在的合理水平的预期。图3和图4示出了示例性燃气调节器350。如在图3和图4中所示出，燃气调节器350可以包括(a)隔膜室353 ;(b)调节器控制454 ;(c)进气口 455 ;(d)气流阀456 ； Ce)排气口 457 ;(f)通气阀或溢流阀452 ;以及(g)泄气管451。隔膜室353可以包括控制气流的量的弹簧承载盒。如果隔膜室353感测到高或低压变化，则其因此调整以便约束或增加燃气流量。作为添加的安全特征，溢流阀452存在以便如果燃气管线变得过压或如果燃气调节器350故障，则溢流阀452无害地排气。溢流阀452连接到隔膜室353，并通过泄气管451 (例如，外部钢管)挤出燃气。在由一个或多个用具消耗燃气时，有可能的是在气流阀456听到燃气流过燃气调节器350，这典型地听起来像轻微的杂音噪声。该声信号由充当谐振腔的隔膜室353放大。可以通过气流阀456经邻接泄气管451放置的声传感器130感测到气流。S卩，感测单元Iio可以被配置成连接到燃气调节器350的泄压管451。替代地，声传感器130可以依靠机械连接到隔膜室353或泄气管451，与燃气调节器350直接接触地被放置。在此情况下，声信号在包括燃气调节器350的材料中作为机械振动被传送,并由声传感器130直接换能而不是经过户外缝隙。
尽管声传感器可以似乎是测量燃气流量的相当间接的方式，但其具有若干理论基础。第一，对于固定腔室，谐振频率也是固定的，完全由腔室的大小确定。该关系类似于哨声的谐振，即使在人努力吹哨时，此人不改变音调，仅改变声强。第二，通过管道的更大流量可以仅从在管道的一个末端更大压力所导致。如果在管道里面的气流是分层的，则在管道末端施加的压力之间的关系是与通过管道的流量线性相关的。此外，与流量成比例的这个压力表示为谐振频率的振幅，并理想地适合于经声传感器130测量。泄气管451是在隔膜室353中的唯一开孔,声信号为其向外传播进入环境,使其理想地适合于传感器放置,尽管还设想了传声器或声传感器130在燃气调节器350上或接近燃气调节器350的其他位置中的替代放置。额外地，如先前提到，还设想了通过空气或直接地通过机械传导通过包括燃气调节器350材料的声信号。由于适当的滤波和降噪技术，可以隔离并校准该声信号以便反映总燃气流量，即使在存在环境噪声的情况下。参见图1-4，声传感器130可以被配置成接收声信号并将该声信号转换成数据信号。在一些实例中，声传感器130可以是全向传声器。即，声传感器130可以是单向传声器。
即，声传感器130可以包括以下各项中的至少一个电传声器、压电传感器、声-电换能器、微机电传感器、或超声传声器。在相同或不同的实例中，声传感器130可以在100赫兹(Hz)到10千赫(kHz)的范围上具有-44分贝(dB)的灵敏度。在一些实施方案中，带有高动态范围的运算放大器的声传感器可以用来产生更线性的振幅响应。在其他实施方案中，声传感器130机械连接到燃气调节器350的一个或多个部件，并且由燃气调节器350所产生的声信号的故意直接连接产生了比在燃气调节器350和声传感器或传声器150之间包括空隙的其他实施方案更高的信噪比。另外，在各种实施方案中，燃气感测装置100还可以包括第二声传感器(未在图3或4中示出)，该第二声传感器接近主声传感器但不邻接燃气调节器350的泄气管451。该第二声传感器可以记录背景噪声，并可以用于噪声消除。噪声消除可以动态地提高信噪比，并允许燃气感测装置100从燃气调节器350测量非常安静的杂音。声传感器130可以附装到小印刷电路板(PCB)234。PCB 234可以包括放大器131(图1)以便在一些实例中放大数据信号。放大器131可以被配置成放大来自声传感器130的数据信号，并将所放大数据信号转到控制器118 (图1)。PCB 234附装到传感器支架132，该传感器支架可以安装在燃气调节器350的泄气管451的末端上或靠近该泄气管451。传感器支架132可以确保声传感器130被紧固、拉平并在泄气管451下面直接地居中，并且还可以保护声传感器130免于风、雨和灰尘。图3和图4示出了安装到燃气调节器350的感测单元110。在其他实例中，其他安装装置可以用来将感测单元110连接到燃气调节器350。在图2-4中所示出的实例中，用导线233将电源117 (图1)连接到PCB 234。在各种实施方案中，电源117可以包括用于向感测单元110的剩余部分供电的一个或多个电池。在不同的实施方案中，电源117还可以包括太阳能电池板以便将该一个或多个电池充电。在一些实例中，控制器118 (图1)可以安装在PCB 234上，并被配置成从声传感器130接收数据信号。在一些实例中，控制器118可以控制感测单元110，并在经发射器116(图1)将数据信号向计算单元120传递之前执行数据信号的某种处理(例如，使用Α/D转换器115将数据信号从模拟信号转换成数字信号)。
回到图1，发射器116可以安装在PCB 234上，并可以电气连接到放大器131、声传感器130和/或控制器118。在一些实例中，发射器116将数据信号向计算单元120的接收器121传递。在一些实例中，发射器116可以是无线发射器，并且接收器121可以是无线接收器。在一些实例中，可以使用W1-FI (无线保真)、IEEE (电气与电子工程师协会)802. 11无线协议或蓝牙3. 0+HS (高速)无线协议发射电信号。在其他实例中，可以采用Zigbee(IEEE802. 15. 4)或Z波无线协议。在其他实例中，发射器116可以传输电信号。计算单元120可以被配置成使用来自声传感器130的数据信号检测用气量。在一些实例中，计算单元120可以被配置成检测家庭或其他建筑物的总用气量。在相同或不同的实例中，计算单元120被配置成检测在家庭或其他结构中的燃气用具中的一个或多个的用气量。如在此所使用，“计算单元120”可以指代单个计算机、单个服务器、或计算机和/或服务器的集群或集合。在一些实例中，计算单元120可以对于用户是本地的。在其他实例中，用户或燃气感测装置100可以通过互联网或其他网络访问计算单元120。在一些实例中，计算单元120可以是燃气感测装置100的用户的家用计算机，或是其中安装燃气感测装置100的结构的拥有者所拥有的计算机。在其他实例中，第一服务器或计算机(例如，家用计算机)可以包括接收器121、存储模块126、训练模块123、事件检测模块124、以及通信模块125的第一部分。一个或多个第二服务器(例如，由燃气感测装置100的制造商或代表该制造商所拥有或操作的计算机或服务器)可以包括这些模块的可能重叠的第二部分。在这些实例中，计算单元120可以包括第一计算机与一个或多个第二服务器的组合。在一些实例中，存储模块126可以将具体数据信号(例如，声信号)之间的相关信息与具体用具的用气量一起存储。事件检测模块124可以确定(a)正在使用的燃气的总量和(b)正在使用燃气的具体用具，以及在多于一个燃气用具同时激活的情况下正在由用具中的每个所使用的燃气的量。在一些实例中，事件检测模块124可以利用三步途径将来自声传感器130的数据信号变换成燃气流量估计，并推断用具级活动。第一，事件检测模块124可以使用例如傅里叶变换和/或带通滤波纯化来自感测单元110的原声信号数据集。在一些实例中，纯化可以移除由环境噪声所导致的信号。第二，事件检测模块124使用在声强和燃气流量之间的关系的数学模型，以便估计用气量。最终，事件检测模块124可以计算用来将消耗燃气的用具分类的气流体积和变化率。训练模块123可以被配置成将具体声信号与在具体位置的具体事件相关。例如，训练模块123可以被配置成确定在图14中所示出的事件是燃气炉的使用。在一些实例中，训练模块123可以被配置成执行训练或校准序列，以便将由声传感器130所检测的声信号与在具体位置的具体事件相关。在校准序列的执行之后，训练模块123可以提供向事件检测模块124提供训练相关数据，因此事件检测模块124可以基于该训练相关数据，将由声传感器130所检测的声信号与在具体位置的具体移动事件相关。关于图7中的方法700的活动735描述了训练或校准序列。通信模块125可以用来将信息传递到燃气感测装置100的一个或多个用户并且从其接收信息。例如，在训练或校准序列期间，用户可以使用通信模块125来输入信息。另外，当用气量事件发生时，通信模块125可以通知用户。在一些实施方案中，通信模块125可以使用图20的监控器2006、键盘2004、和/或鼠标2010。现在转到另一实施方案，图5根据第二实施方案展示了在示例性燃气调节器单元500中感测单元510的实现方式。燃气调节器单元500仅是示例性的并且不限于在此所展示的实施方案。燃气调节器单元500应用在未在此具体描绘或描述的许多不同的实施方案或实例中。在图5中所展示的实例中，燃气调节器单元500包括(a)燃气调节器550 ； (b)感测单元510 ;以及(c)计算单元120 (图1)。在该实例中，感测单元510与燃气调节器550集成在一起，和/或永久地连接到燃气调节器550。感测单元510可以相似于图1的感测单元110，并可以包括(a)至少一个声传感器530，其被配置成检测在燃气调节器550中的声信号，并将该声信号转换成一个或多个第一数据信号；(b)至少一个放大器131 (图1)，其连接到声传感器530的输出端；(c)至少一个控制器118 (图l);(d)电源117 (图1); (e)发射器116 (图1)，其电气连接到声传感器530 ;以及(f)传感器支架559。燃气调节器550可以包括(a)隔膜室353 ； (b)调节器控制454 ; (C)进气口 455 ；(d)气流阀456 ;(e)排气口 457 ; (f)通气阀或溢流阀452 ;以及(g)泄气管551。在该实例中，声传感器530可以连接到泄气管551并位于泄气管551内。发射器116、电源117和放大器131可以位于连接到燃气调节器550的传感器支架559中。在其他实例中，声传感器530可以位于隔膜室353、排气口 457或进气口 455中的至少一个中。图6根据一个实施方案展不了一种提供燃气传感器的方法600的实施方案的流程图。方法600仅是示例性的并且不限于在此所展示的实施方案。方法600可以应用在未在此具体描绘或描述的许多不同的实施方案或实例中。在一些实施方案中，能够以所展示的顺序执行方法600的活动、程序、和/或过程。在其他实施方案中，能够以任意其他合适的顺序执行方法600的活动、程序、和/或过程。也在其他实施方案中，可以组合或跳过方法600中的活动、程序、和/或过程中的一个或多个。参见图6,方法600包括一种提供至少一个声传感器的活动610。在一些实施方案中，声传感器可以被配置成检测在燃气调节器中的声信号，并将该声信号转换成一个或多个第一数据信号。例如，该至少一个声传感器可以分别地相似或相同于图1和5的声传感器130或530。在相同或不同的实例中，活动610可以包括提供一个第二声传感器。该第二声传感器可以位于燃气调节器外面，并且由第二声传感器所检测的声信号可以用于噪声消除。图6中方法600继续提供发射器的活动615。在一些实施方案中，发射器可以被配置成发射该一个或多个第一数据信号。例如，发射器可以相似或相同于图1的发射器116。随后，图6的方法600包括提供控制器的活动620。例如，控制器可以相似或相同于图1的控制器118。接下来，图6的方法600包括将发射器、至少一个声传感器和控制器电气连接的活动625。例如，发射器、至少一个声传感器和控制器的电气连接可以相似或相同于如在图1中所展示的发射器116、声传感器130和控制器118的电气连接。图6中方法600继续提供传感器支架的活动630。在一些实施方案中，传感器支架可以被配置成连接到燃气调节器。例如，传感器支架可以被配置成连接到燃气调节器的泄压管。传感器支架可以相似或相同于图1的传感器支架132和/或图5的传感器支架559。随后，图6的方法600包括将至少一个声传感器、控制器和发射器机械连接到传感器支架的活动635。至少一个声传感器、控制器和发射器到传感器支架的机械连接可以相似或相同于如在图2和3中所示出的声传感器130、控制器118和发射器116到传感器支架132的机械连接。随后，图6的方法600包括提供计算单元的活动640。在一些实施方案中，计算单元可以被配置成使用一个或多个第一数据信号确定一个或多个燃气用具的用气量。例如，计算单元可以相似或相同于图1的计算单元120。在一些实例中，活动640可以包括提供计算单元，以便包括(a)事件检测模块，其被配置成使用两个或更多个第一数据信号确定一个或多个燃气用具的用气量；(b)接收器，其被配置成从发射器接收一个或多个第一数据信号；(C)训练模块，其被配置成确定在一个或多个第一数据信号和一个或多个燃气用具的用气量之间的关系；以及(C)通信模块，其被配置成与用户通信。例如，事件检测模块、接收器、训练模块和通信模块可以分别地 相似或相同于图1的事件检测模块124、接收器121、训练模块123和通信模块125。图7根据一个实施方案展示了一种检测在建筑物中的一个或多个燃气用具的用气量的方法700的实施方案的流程图。方法700仅是示例性的并且不限于在此所展示的实施方案。方法700可以应用在未在此具体描绘或描述的许多不同的实施方案或实例中。在一些实施方案中，能够以所展示的顺序执行方法700的活动、程序、和/或过程。在其他实施方案中，能够以任意其他合适的顺序执行方法700的活动、程序、和/或过程。也在其他实施方案中，可以组合或跳过方法700中的活动、程序、和/或过程中的一个或多个。参见图7，方法700可以包括将至少一个声传感器连接到建筑物的燃气调节器的活动710。用于建筑物的燃气(无论天然气或丙烷)的来源可以具有燃气调节器以便调节进入建筑物的燃气的压力。在一些实例中，至少一个声传感器可以连接到燃气调节器的泄压管。例如，该至少一个声传感器可以分别地相似或相同于图1和图5的声传感器130或530。燃气调节器和泄压管可以分别地相似或相同于图3和图4的燃气调节器350和泄压管451。至少一个声传感器到燃气调节器的连接可以相似或相同于如在图3和图4中所展示的声传感器130到燃气调节器350的连接，或如在图5中所展示的声传感器530到燃气调节器550的连接。在一些实例中，可以使用传感器支架(例如，图1-4的传感器支架132或图5的传感器支架559)将该至少一个声传感器连接到燃气调节器。随后，图7的方法700包括用至少一个声传感器接收一个或多个第一声信号，并将该一个或多个第一声信号转换成一个或多个第一电信号的活动715。接下来，图7的方法700包括放大一个或多个第一电信号的活动720。在一些实例中，可以使用运算放大器来放大一个或多个第一电信号。例如，运算放大器可以相似或相同于图1的放大器131。额外地，在一些实例中，可以在活动725之前由Α/D转换器(例如，Α/D转换器115)将一个或多个第一电信号从模拟信号转换成数字信号。图7中的方法700继续传输一个或多个第一电信号的活动725。在一些实施方案中，可以使用发射器传输一个或多个第一电信号。例如，发射器可以相似或相同于图1的发射器116。在一些实例中，发射器可以是无线发射器。随后，图7的方法700包括接收一个或多个第一电信号的活动730。在一些实施方案中，可以使用接收器接收该一个或多个第一电信号。在一些实例中，接收器可以相似或相同于图1的接收器121。在一些实例中，接收器可以是无线接收器。接下来，图7的方法700包括使用一个或多个第一电信号将一个或多个第一声·信号与具体燃气用具的用气量相关的活动735。在一些实例中，计算单元120 (图1)的训练模块123 (图1)可以与用户一起执行训练或校准过程。图8根据一个实施方案展示了使用一个或多个电信号训练计算单元，以便将一个或多个第一声信号与一个或多个燃气用具中的具体用具的用气量相关的活动735的流程图。图8的活动735中的第一程序是准备用于分析的一个或多个第一数据信号的程序811。在一些实例中，事件检测模块124可以净化第一数据信号。第一数据信号可以是在可以提取关于用气量的信息之前需要净化的原始声文件。例如，第一数据信号可以是未压缩的WAV (波形音频文件格式)记录。压力调节器的未压缩WAV记录可以集合成非重叠时间窗口，其中每个窗口都含有一秒的数据。使用这些一秒窗口，事件检测模块124可以计算声信号的短时傅里叶变换(S卩，频谱)。图9以分贝为单位展示了产生的频谱900作为时间和频率的函数。注意声信号961主要占用频谱中的具体频率(在图9中，声信号在7. 5kHz发生)。谐振频率可以逐调节器改变，但通常，谐振频率停留在5-9kHz的范围内。相似于所有基于声传感器的途径，声信号易受环境噪声影响。幸运地，该噪声的大部分(例如，脚步、风、割草机等)是低频(低于4kHz)噪声一注意在图9中标记的风、飞机和汽车噪声。在噪声穿透5-9kHz范围时，其经常具有宽带频率特征，使其容易鉴别。特别地，如果在5-9kHz范围之外的平均能量大于在谐振频率的能量的十分之一，则事件检测单元124可以放弃此时的数据，并用来自噪声事件之前两秒和之后两秒的中值替代该数据(见于图10)。在从频谱移除环境噪声之后，事件检测模块124可以通过在5 - 9kHz的范围中取得最大谐振来发现谐振频率。事件检测模块124可以跨时间提取谐振频率的幅值，以便形成与流量直接相关的值的时序向量(时间、谐振频率强度)(见图10和11)。然后使用五秒长度的移动平均滤波将该向量平滑化。随后，图8的活动735包括确定燃气的流量的程序812。在一些实例中，在声强和燃气流量之间的线性关系可以用来估计已使用的燃气量。在其他实例中，非线性数学模型用来估计已使用的燃气量。如以上描述，在一些实例中经过压力调节阀的燃气的声强与流量线性相关。图12根据一个实施方案展示了来自在示例性结构的示例性燃气感测装置的示例性校准程序的数据的流速对声信号强度的图表1200。注意，因为地面实况数据收集的挑战，所以该图表不是优选线性的，特别是对于低流量值。为此，可以应用非线性数学模型以便估计已使用的燃气量。此外，因为在声信号强度和燃气流量之间经常具有线性关系，所以可以假设复合事件的总声信号强度可以是其单独收集的声信号强度部分的和。该关系与总燃气流量应是来自每个用具的单独流量的和相同。为测试该关系，可以将单独收集的(单个事件)数据集与复合事件数据集比较。图13根据一个实施方案展示了图表1300，该图表示出了来自在示例性结构的示例性燃气感测装置的示例性校准程序的数据的声信号强度的线性度。即，图13为在测试数据集中的单独和复合事件描绘了在基于将单独用具强度求和的预期值与已测量声信号强度之间的关系。注意点位于单位斜率上，表明在声强和气流速率之间的关系是线性的。在高气流速率的轻微非线性可归因于运算放大器使得非常高振幅的信号失真，这可以通过使用事件检测模块124 (图1)来补偿。因为在强度和流量之间的关系是线性的，所以事件检测模块124可以使用简单的线性回归以便将燃气的相对流量(即，强度)映射到以百立方英尺(CCF或100立方英尺)或撒姆为单位测量的绝对气流速率。该回归需要燃气感测装置100在流量对强度图表上具有两点，或仅有一点并假设原点(背景噪声级)是数据集的一部分。因此，可以从带有不同流速的两个用具或从带有可变流速的单个用具校准燃气感测装置100。当然，提供来自额外用具的额外数据点可以改善该回归，并因此改善燃气流量估计。三种校准方法可以用来提供将由燃气感测装置100所推断的相对流量与绝对消耗(例如CCF或撒姆)相关联所必需的数据。第一方法包括从结构燃气表读取用气量，并使用通信模块125 (图1)输入该数据。第二方法包括在某些用具例如热水器或暖炉上读取流量额定值，并使用通信模块125(图1)输入该数据。国家标准典型地需要大型用具示出其燃气消耗。由于使用丙烷的家庭通常没有燃气表，因此该方法对他们特别有用。较不细致的第三方法是使用在燃气账单上报告的测量值。因为燃气感测装置100可以记录用气量的持续时间及其相对流量，所以训练模块123和/或事件检测模块124可以计算随时间推移所消耗的总燃气。这样，第一燃气账单(以至来自燃气表的一组稀疏测量值)可以用来将燃气感测装置100校准到流量的绝对单位。房主仅需要输入使用的日期和总用气量。尽管在美国的许多煤气公司以能量为单位(典型地以撒姆为单位)补充燃气消耗，但许多燃气账单还报告由燃气表所测量的燃气的总体积(典型地以CCF为单位)，使得能够使用该类型的校准方法。随后，图8的活动735包括将具体的燃气用具与具体的用气量事件相关联的程序813。在一些实例中，训练模块123 (图1)可以与用户一起执行训练或校准过程以便创造该相关联。回来参见图1，在各种实施方案中，校准过程可以包括其中燃气感测装置100的用户帮助将声信号联系到具体燃气事件的标记过程。在一些实施方案中，训练序列包括当训练模块123正在操作并记录燃气调节器中的声信号时，燃气感测装置100的用户在家庭或建筑物中打开和关闭燃气用具中的每个。为鉴别用气量事件，训练模块123 (或事件检测模块124)可以应用滑动窗口步进检测器，该检测器连续观察谐振频率强度的幅值的变化(见于例如图11或14)。训练模块123 (或事件检测模块124)可以使用平滑化谐振频率向量作为输入。步进检测器在其遇到以大于已知或预定阈值的变化率单调增或减的信号时触发。在一些实例中，将已知的阈值设定成任意大的数并且以小的步进减少。对于每次步进，训练模块123 (或事件检测模块124)可以分割孤立发生的事件的随机子集。如果计算出事件的正确数目，则接受阈值。如果没有计算出事件的正确数目，则减少阈值，并且重复该过程。例如，如果子集含有四个事件，应该存在四个分割的步进增加和四个分割的步进减少。训练模块123 (或事件检测模块124)可以单调地减少该检测阈值直到看见这个图案。这样，已知的阈值设定有最少的监督。
在循环燃气用具中的每个的电力之后，用户可以使用通信模块125标记由训练模块123所检测的每个电气事件。例如，如果用户(1)打开和关闭燃气炉；以及(2)打开并关闭火炉上四个燃烧器中的每个，则可以将由燃气感测装置100所检测的首先两个燃气事件标记为燃气炉正在打开和关闭，并且可以将接下来的八个燃气事件标记为火炉的四个燃烧器中的每个的打开和关闭。类似地，用户可以为房屋或建筑物中的所有的燃气用具循环打开和关闭燃气并且执行相似的标记过程。在其他实例中，通信模块125可以包括可以在移动电气装置上运行的一部分(例如，加利福利亚州的库比蒂诺的苹果公司的Π ιοη#.装置)，该移动电气装置允许用户在具体的燃气事件发生时用时间戳进行标记。在一些实例中，用户可以循环打开和关闭在房屋或建筑物中的所有燃气用具而同时携带运行通信模块125的该部分的电气装置。当燃气事件发生时用户可以使用通信模块125来标记。例如，当训练模块123正在运行并且记录燃气事件时，用户可以打开燃气池加热器并且按压移动电气装置上的按钮，这导致电气装置记录燃气事件的描述和事件发生的时间。训练模块123可以使由移动电气装置所记录的数据和由声传感器130所记录的声信号相关。在一些实例中，移动电气装置可以立刻(例如实时)将数据转给计算单元120，并且在其他实例中，在训练过程完成后，可以将该数据通信到计算单元120 (例如以批处理方式)。在更进一步的实例中，用户可以循环打开和关闭在房屋或建筑物中的所有燃气用具，并且训练模块123可以访问存储在存储模块126中的燃气用具的声特征，并自动地将燃气事件与具体燃气用具的声特征相关联。在各种实施方案中，用户可以输入关于建筑物中的燃气用具的信息(例如生产厂家、型号、和/或序列号)以帮助训练模块123将燃气事件与在家庭中的用具的声特征相关联。即，训练模块123可以将由声传感器130所检测的声信号与建筑物中燃气用具的已存储声特征比较，以便将燃气事件与具体的燃气特征相关联。在一些实例中，燃气用具的声特征可以由第三方(例如，燃气感测装置100的制造商)提供。计算单元120可以在存储模块126中存储相关联或校准过程的结果。该信息可以稍后用来将一个或多个声信号与具体燃气装置的用气量相关联。在完成具体燃气用具与具体用气量事件的相关联之后，图8的活动735完成。回来参见图7，方法700继续用至少一个声传感器接收一个或多个第二声信号，并将该一个或多个第二声信号转换成一个或多个第二电信号的活动740。活动740可以相似或相同于活动715。随后，图7的方法700包括放大一个或多个第二电信号的活动745。活动745可以相似或相同于活动720。接下来，图7的方法700包括传输一个或多个第二电信号的活动750。活动750可以相似或相同于活动725。图7的方法700继续接收一个或多个第二电信号的活动755。活动755可以相似或相同于活动730。随后，图7的方法700包括将一个或多个第二声信号与至少一个具体用具的用气量相关联的活动760。在一些实例中，可以认为活动760将第二燃气流量与至少一个具体用具的用气量相关。为鉴别用气量事件，事件检测模块124 (图1)可以应用滑动窗口步进检测器，该检测器连续观察来自声传感器130 (图1)的声信号的谐振频率强度的幅值的变化。事件检测模块124 (图1)使用平滑化谐振频率向量作为到用具鉴别算法的输入。事件检测模块124(图1)触发在其遇到以大于已知阈值的变化率单调增或减的信号时已发生的步进。在校准过程期间(即，在图8的程序813中)为每个结构确定步进的阈值。例如，图10和11包括鉴别为步进的若干闻売区域。在事件检测模块124在来自声传感器130 (图1)的声信号中定位步进变化之后，事件检测模块124可以从该信号提取三个特征(1)步进变化的相对幅值；(2)流量变化的 斜率；以及(3)未知事件的上升或下降时间。第一特征(步进大小)提供了用具消耗的燃气量的估计。该特征在区别具有固定流速的用具(例如，热水器典型地使用少于暖炉的燃气)中是有用的。步进大小在区别具有可变流量的用具(例如，火炉或壁炉)中也是有用的，因为这些系统被设计成在激活期间打开最大流量，提供可靠的步进增加。因为在与人工或人控的用具比较时电磁开关用具具有非常陡峭的运行斜率，所以第二和第三特征(步进斜率和上升时间)是有用的。为每个分割的事件产生特征向量并且然后可以用来建立k最近邻(KNN)模型。KNN模型可以用来自动确认燃气事件的来源。事件检测模块124可以向KNN (k=3)应用欧几里得距离度量和倒数加权，这良好适合于该种特征向量，因为在N维空间中的微小距离对应于具有相似流量和斜率的燃气事件。图14和15根据一个实施方案展示了在示例性燃气感测装置的示例性部署期间流速对时间的图表。例如，图14示出了在示例性燃气炉的使用期间流速对时间的图表1400。图15示出了在示例性复合事件期间流速对时间的图表1500。S卩，图15展示了当燃气壁炉打开、燃气炉打开、燃气暖炉打开、热水器打开、并然后这些用具中的每个循序关闭时的实例。在一些实例中，事件检测模块124可以使用声信号的额外特征，以便鉴别例如暖炉和热水器。暖炉和热水器在阀门打开和关闭时从其点火模块产生低频信号或“重击”(见于图16)。这些用具可以具有双态电磁阀，以便机械地控制燃气流量，在螺线管将阀门冲击就位时产生特征重击。使用声传感器130 (图1)容易地感测该重击，并且该重击在用具之间显著变化，这可以用来帮助区别相似的燃气事件。不幸地，声传感器130还将来自家庭外行人、经过的汽车或来自周围环境的其他来源的充分低频的噪声拾音。这使得在这些频率级的特征提取潜在地不可靠。噪声消除硬件和程序可以帮助减轻该问题。然而，代替连续探测特征的较低频，事件检测模块124可以使用低频分析以便区别不可以仅基于流量可靠地辨别的用具。例如，低频重击特征帮助将暖炉区别于燃气壁炉，该暖炉和该燃气壁炉在燃气感测装置100的测试中的一些中有时相互混淆。最终，图7的方法700包括向用户显示用气量的活动765。在一些实例中，通信模块125可以向用户显示用气量数据。可以用各种形式显示数据。在一些实施方案中，可以用曲线图或图表形式向用户展示在具体时期的结构中燃气用具中的每个的用气量。例如，图表可以相似于图14或15示出，或可以向用户提供示出了一个或多个燃气用具的用气量对时间的图表。在一些实施方案中，用气量可以实时显不。燃气感测装置100的测试结果在此展示。为评估燃气感测装置100的准确度，在九个家庭和五个分离的用具类型(暖炉、热水器、火炉、壁炉和游泳池加热器)上收集带有496个燃气事件的总数据集。在496个燃气事件中，175个被孤立记录，并且321个被混合记录。这些测试的结果示出了燃气感测装置100可以用95. 1%的平均总准确度将单独用具可靠地检测并分类。在位于四个城市中的变化的大小和时代的九个不同家庭中收集并标记数据(见于图17的表I)。每座房屋都含有根据地区(靠近高速公路、人行道交通等)变化的背景噪声水平。在每座房屋中，测试了包括暖炉、热水器、火炉、壁炉(带有人工和电起动器)和游泳池加热器的可用燃气用具中的全部。尽管焦点在天然气用具上，但燃气感测装置100还在使用丙烷的一座房屋(即，在图17的表I中的H5)测试。对于每个数据集，当记录打开和关闭用具的时间戳时执行训练程序。该数据用作地面实况标签以便评估该途径。收集并使用来自展开的膝上计算机的声卡初始地处理数据中的全部。以每秒22，050个样本采样声信号，使得能够在声传感器的整个频率范围上执行频率分析。使用16位整数在未压缩的WAV文件中记录原数据以便表示每个样本。遵循预定试验程序以便确保数据跨部署位点相容。对于每个家庭，将传感器附装到燃气调节器上的泄气管，如在图3和图4中所示出。每个燃气用具单独打开最少15秒并然后关闭。该过程为每个用具重复至少三次。该程序允许获得其中每个用具都是整个房屋中唯一接通的燃气用具的净数据集。许多燃气装置不提供控制气流的量的机制——该装置简单地接通或断开(暖炉、热水器、干燥器和一些壁炉)。对于可以为其控制流量的装置中的全部，缓慢调整该装置通过每个流级以便捕捉可变速率装置的效应。例如，关于燃气炉，我们将单个燃烧器从最大流量跳至最小流量并复原(图14)。除单独地测试之外，收集涉及其中多于一个的燃气用具同时使用的更多实际情况的数据(例如，我们激活暖炉、热水器和火炉)。这些复合事件可能在任意家庭中普遍出现，并因此需要特殊关注。为模拟复合事件，以15秒间隔打开多个燃气用具，直到同时打开四个用具。图15示出了从复合事件测试收集的数据。还为自动控制的(暖炉和热水器)和人工控制的(火炉和壁炉)燃气用具收集流速信息。两种方法用于收集地面实况燃气流量天然气燃气表和燃气用具标签/手册，不幸地，该两者中的任一个都不提供优选准确的地面实况。尽管天然气燃气表当然提供燃气流量的测量值，但它们不被设计成将关于瞬时流量的准确数据可视化。即使在恒定速率的燃气流动时，燃气表刻度盘普遍地扫描残迹。为减轻这些效应，在较长时期——典型地为对应于至少两立方英尺燃气的四分钟或更多收集流量测量数据——并且将结果求平均以便获得流速。该方法用于除使用未计量的丙烷的H5之外的所有家庭。作为燃气表的替代物，在燃气用具(或其手册)上所列出消耗信息用于地面实况。大多数大型用具用其功耗(典型地以BTU/hr为定位)被直接标记。使用该方法为单独用具的燃气消耗提供了估计。然后，从用具文档说明所获得的功耗不可以简单地转换成燃气流速，因为该转换随着温度、压力和湿度而变化。因此，该校准方法仅可以给出用量的粗略估计。对于其中没有燃气表的家庭(例如，丙烷燃气家庭)，该方法可以是估计流量的唯一方法。对于该分析，该方法用于H5，使用未计量的丙烷的唯一住宅。为评估事件检测算法的准确度(S卩，图7的活动760)，重复数据集中的每个燃气用具事件(包括单个和复合事件)。为每个事件将事件检测算法的输出与人造标签比较。即使在可观的环境噪声的情况下，燃气感测装置100仍能够正确地检测所有燃气事件的98. 22%(图18的表2中的第二列)。例如，吹叶机、经过的汽车和说话在许多数据集中存在，但不导致任何失败。实际上，除了 H5之外的所有家庭都具有100%的准确度。然而，H5是特殊情况一它是在数据集中使用丙烷而不是公共公司供应的天然气的唯一家庭。不同于依靠单个压力调节器将进入燃气稳定化的天然燃气表，丙烷家庭使用两个调节器(为安全和效率的原因)。因为这两个调节器不成比例地调节压力，所以不可以通过仅监控一个调节器来准确地确定气流的量。例如，燃气炉事件在四个分离试验上完全丢失。
一旦检测到并隔离燃气事件，则事件检测模块124 (图1)鉴别事件的来源。为测试用具分类算法的准确度，为每个家庭跨每个已检测事件运行10折交叉验证试验。图18的表2中的第三列示出了该试验的结果。跨所有家庭的总准确度是95. 1%，并且最差执行的家庭H5仍高于85%的准确度。再次地，关于H5的问题是当监控两个丙烷燃气调节器中的仅一个时声信号的强度。紧接着进一步分析，观察到在75%的时间，热水器误分类为暖炉。如先前所讨论，具有可以用来区别暖炉和热水器事件，并改善将这两种用具分类的准确度的特征低频信号或“重击”。注意根据单独用具而不是用具类型来标记数据。这使得能够调查燃气感测装置100是否可以在相同类型的但在家庭中不同位置的用具之间自动区分。例如，H2数据集含有同样用100%的准确度分类的两个不同壁炉。10折交叉验证示出了基于特别KNN的分类器在将燃气事件正确分类直到来源用具中良好执行。然而，在实际的现实世界部署情况中，训练数据将可能是较小的。即，房主可能希望仅提供每个用具的一个实例使用。为测试该类情况，每个用具的一个或两个单独燃气事件用于训练，并且数据集的剩余部分用作测试数据。在图18的表2的极右列和图19的表3中最后两列中展示了这些结果。在该数据集中的H9中的低感测准确度是非线性引入已感测信号的结果，该结果影响了 HS和H9。在数据集中的已引入非线性使得不可能发现有效表示已收集的所有数据的校准子集。结果，在复合事件期间的步进增加不表示已训练步进增加。在全面分析之后，发现这是由于运算放大器的低动态范围所导致。同样，注意到当更多燃气用具同时运行(S卩，更高总流量)时，也放大了噪声，这解释了复合事件(尤其是小负载)的错分类中的一些。不同于最小训练设定结果，H9在交叉验证中中良好执行。该执行可以由大得多的量的训练数据来解释。交叉验证随机选择了总实例的90%用于训练，并且剩余实例用于在每折中测试。该交叉验证导致了也从非线性实例学习的分类器导致更鲁棒的模型。图20展示了适合于实施计算单元120 (图1)的至少一部分的实施方案的计算机2000。计算机2000包括机箱2002，该机箱含有一个或多个电路板(未示出)、软盘驱动器2012、紧凑磁盘只读存储器(⑶-ROM)和/或数字视频光盘(DVD)驱动器2016、以及硬盘驱动器2014。在图21中示出了包括在机箱2002里面的电路板上的这些元件的代表性框图。图21中的中央处理单元(CPU)2110连接到图21中的系统总线2114。在各种实施方案中，CPU 1710的架构可以与各种商业发布架构家族中的任何相兼容，包括ARM (先进RISC (精简指令集)计算机器)、MIPS (无互锁流水线级微处理器)、RS/6000家族、摩托罗拉68000家族、或英特尔x86家族。系统总线2114还连接到包括只读存储器(ROM)和随机访问存储器(RAM)两者的存储器2108上。存储器2108的非易失性部分或ROM可以用适合于在系统重启之后将计算机2000 (图20)恢复到功能状态的启动代码序列来编码。另外，存储器2108可以包括微代码例如基本输入-输出系统(BIOS)。在一些实例中，存储器2108可以包括存储模块126 (图1)。在一些实例中，存储模块126 (图1)可以包括存储器2108、软盘驱动器2012、硬盘驱动器2014、和/或CD-ROM或DVD驱动器2016。在图21的所描绘实施方案中，各种I/O装置，例如磁盘控制器2104、图形适配器2124、视频控制器2102、键盘适配器2126、鼠标适配器2106、网络适配器2120、以及其他I/O装置2122可以连接到系统总线2114上。键盘适配器2126和鼠标适配器2106分别地连接到计算机2000 (图20)的键盘2004 (图20和21)和鼠标2010 (图20和21)。当图形适配器2124和视频控制器2102被指示为图21中的明显单元时，视频控制器2102可以整合到图形适配器2124中或在其他实施方案中相反。视频控制器2102适合于刷新监控器2006(图20和21)以便在计算机2000 (图20)的屏幕2008 (图20)上显示图像。磁盘控制器2104可以控制硬盘驱动器2014 (图20和21)、软盘驱动器2012 (图20和21 )、以及CD-ROM或DVD驱动器2016 (图20和21)。在其他实施方案中，区别单元可以用来分离地控制这些装置中的每一个。尽管未示出计算机2000 (图20)的许多其他部件，但这样的部件及其互连是本领域普通技术人员众所周知的。因此，不需要在此讨论涉及计算机2000和机箱2002 (图20)内电路的构造和组成的进一步详情。当图20中计算机2000运行时，存储在软盘驱动器2012中软盘上的、存储在⑶-ROM和/或DVD驱动器2016中的⑶-ROM或DVD上的、存储在硬盘驱动器2014上或存储在存储器2108 (图21)中的程序指令由CPU2110 (图21)执行。存储在这些装置上的程序指令的一部分可以适合于执行如先前关于图1-5和7-18所描述的方法700 (图7)。尽管已经参考具体的实施方案描述了本发明，但是应理解本领域的普通技术人员可以进行各种改变而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明的实施方案的披露旨在展示本发明的范围而不在于限制。应注意本发明的范围应该仅限于所附权利要求所要求的内容。例如，对于本领域普通技术人员，将容易认识到图6的活动610、615、620、625、630、635 和 640，图 7 的活动 710、715、720、725、730、735、740、745、750、755、760 和 765，以及程序811-813可以由许多不同的活动、程序构成，并由许多不同模块以可以修改图1的任意元件，而且这些实施方案中的某些的前述讨论不必需表示所有可能实施方案的完整描述的许多不同顺序执行。在任意具体权利要求中提及的全部元素是该特别权利要求提及的实施方案所必要的。因此，一个或多个所提及的元素的替代形式形成重构并且不必修复。另外，已经关于特定实施方案描述了益处、其他优点以及问题的解决方案。然而不能认为会促使任意好处、优点或问题解决方案发生或变得明显的益处、优点、问题解决方案、以及任意元素或多个元素是任意或所有权利要求的关键的、要求的、或主要的特征或元素。此外，通过若实施方案和/或限制如下在此所披露的实施方案和/或限制不是在专用原则下而为大众所专用(I)未在权利要求中清楚地提及；以及(2)是或在等效原则下是权利要求中表达的元素和/或限制的潜在等效物。
权利要求
1.一种被配置成检测用气量的设备，该设备包括 一个处理模块，该处理模块被配置成在一个计算单元上运行；以及 一个感测单元，该感测单元被配置成连接到一个燃气调节器，该感测单元包括 至少一个声传感器，该至少一个声传感器被配置成检测由该燃气调节器所产生的两个或更多个声信号，并将该两个或更多个声信号转换成一个或多个第一数据信号；以及 一个发射器，该发射器电气连接到该至少一个声传感器，并被配置成向该计算单元传输该一个或多个第一数据信号， 其中 该处理模块被配置成使用该一个或多个第一数据信号确定该用气量。
2.根据权利要求1所述的设备，其中 该处理模块被配置成确定燃气炉、热水器或燃气暖炉中的至少一个的用气量。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中 该处理模块被进一步配置成从该一个或多个第一数据信号移除由环境噪声导致的数据信号。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中 该处理模块被进一步配置成向该一个或多个第一数据信号应用傅里叶变换或带通滤波中的至少一个。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的设备，进一步包括 一条导线， 其中 该计算单元包括一个接收器；以及 使用该导线将该计算单元的接收器电气连接到该感测单元的发射器； 该感测单元的发射器被配置成经由该导线传输该一个或多个第一数据信号。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的设备，其中 该感测单元的发射器包括一个无线发射器；以及 该计算单元包括 一个无线接收器，该无线接收器被配置成从该感测单元的发射器接收该一个或多个第一数据信号。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的设备，其中 该至少一个声传感器包括一个全向传声器。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的设备，其中 该处理模块包括 一个训练模块；以及 一个事件检测模块； 该训练模块被配置成将一个第一燃气事件与该一个或多个第一数据信号中的至少第一个相关，并且将一个第二燃气事件与该一个或多个第一数据信号中的至少第二个相关；以及 该事件检测模块被配置成使用该一个或多个第一数据信号鉴别对该用气量负责的一个或多个燃气用具。
9.根据权利要求8所述的设备，其中 该处理模块进一步包括 一个通信模块，该通信模块被配置成与用户通信。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、或9所述的设备，其中 该燃气调节器包括一个泄压管； 该至少一个声传感器被配置成检测在该燃气调节器的泄压管中的两个或更多个声信号；以及 该感测单元被配置成连接到该燃气调节器的泄压管。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的设备，其中 该至少一个声传感器是一个集成电路的一个部件。
12.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或11所述的设备，其中 该至少一个声传感器机械连接到该燃气调节器的外壳。
13.根据权利要求1、2、3、4、5、6、8、9、10、11或12所述的设备，其中 该至少一个传声器或声传感器由以下各项中的至少一个构成一个电传声器、一个压电传感器、一个声-电换能器、一个微机电传感器、或一个超声传声器。
14.一种检测建筑物中的用气量的方法，该建筑物具有带有一个泄压管的一个燃气调节器，该方法包括 使用至少一个声传感器从该燃气调节器的泄压管接收一个或多个第一声信号； 将该一个或多个声信号转换成一个或多个第一电信号；以及 使用该一个或多个第一电信号确定一个第一燃气流量。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括 将该第一燃气流量与至少一个燃气用具的用气量相关联。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括 使用该至少一个声传感器接收一个或多个第二声信号； 将该一个或多个第二声信号转换成一个或多个第二电信号；以及使用该一个或多个第二电信号将该一个或多个第二声信号与该至少一个燃气用具中不同的一个燃气用具的用气量相关。
17.根据权利要求14、15或16所述的方法，进一步包括 无线传输该一个或多个第一电信号；以及 在确定该第一燃气流量之前无线接收该一个或多个第一电信号。
18.根据权利要求14、15、16或17所述的方法，进一步包括 在确定该第一燃气流量之前放大该一个或多个第一电信号。
19.根据权利要求14、15、16、17或18所述的方法，进一步包括 将该至少一个声传感器连接到该燃气调节器的泄压管。
20.一种提供燃气感测装置的方法，该方法包括 提供至少一个声传感器，该至少一个声传感器被配置成检测在一个燃气调节器中的两个或更多个声信号，并将该两个或更多个声信号转换成一个或多个第一数据信号； 提供一个发射器，该发射器被配置成传输该一个或多个第一数据信号； 将该发射器电气连接到该至少一个声传感器；提供一个传感器支架，该传感器支架被配置成机械连接到该燃气调节器； 将该至少一个声传感器和该发射器机械连接到该传感器支架；以及提供一个处理模块，该处理模块被配置成在一个计算单元上运行，该处理模块包括一个事件检测模块，该事件检测模块被配置成使用该一个或多个第一数据信号确定一个或多个燃气用具的用气量。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括 提供一个接收器，该接收器被配置成从该发射器接收该一个或多个第一数据信号。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中 提供该处理器模块以便进一步包括 一个训练模块，该训练模块被配置成确定在该一个或多个第一数据信号和该一个或多个燃气用具的用气量之间的关系。
23.一种燃气调节器单元，包括 一个燃气调节器，包括 一个进气口 ； 一个隔膜室，该隔膜室被配置成控制流过该燃气调节器的燃气的量； 一个溢流阀，该溢流阀连接到该隔膜室；以及 一个泄气管，该泄气管连接到该溢流阀； 至少一个声传感器，该至少一个声传感器被配置成检测在该燃气调节器中的两个或更多个声信号，并将该两个或更多个声信号转换成一个或多个第一数据信号，该至少一个声传感器位于该燃气调节器；以及 一个处理模块，该处理模块被配置成在一个计算单元上运行，该处理模块被配置成使用该一个或多个第一数据信号确定一个或多个燃气用具的用气量。
24.根据权利要求23所述的燃气调节器单元，进一步包括 一个发射器，该发射器连接到该至少一个声传感器，并被配置成传输该一个或多个第一数据信号， 其中 该计算单元包括一个接收器，该接收器被配置成从该发射器接收一个或多个第一数据信号。
全文摘要
在一些实施方案中，一种设备可以被配置成检测用气量。该设备可以包括(a)一个处理模块，该处理模块被配置成在一个计算单元上运行；以及(b)一个感测单元，该感测单元被配置成连接到一个燃气调节器，该感测单元具有(1)至少一个声传感器，该至少一个声传感器被配置成检测由该燃气调节器所产生的两个或更多个声信号，并将该两个或更多个声信号转换成一个或多个第一数据信号；以及(2)一个发射器，该发射器电气连接到该至少一个声传感器，并被配置成向该计算单元传输该一个或多个第一数据信号。该处理模块被配置成使用该一个或多个第一数据信号确定该用气量。在此还披露了其他实施方案。
文档编号F24C3/12GK103003670SQ201180034734
公开日2013年3月27日 申请日期2011年4月29日 优先权日2010年5月14日
发明者S·N·帕特尔, S·古普塔, M·S·雷诺兹 申请人:贝尔金国际股份有限公司