專利名稱：被配置成檢測(cè)用氣量的設(shè)備、提供該設(shè)備的方法、以及檢測(cè)用氣量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于基礎(chǔ)設(shè)施間接感測(cè)的設(shè)備和方法，并更特別地涉及用于檢測(cè)用氣量的設(shè)備、提供該設(shè)備的方法、以及檢測(cè)用氣量的方法。
背景技術(shù)：
天然氣是在美國家庭最廣泛消耗的能源。其用于暖爐、熱水器、火爐、壁爐、游泳池加熱器、以及在一些情況下的干衣機(jī)。在美國，由于增長的需求和受限制的管道輸送量，因此天然氣價(jià)格已是過去十年的四倍。結(jié)果，政府機(jī)構(gòu)和燃?xì)夤疽雅ν菩泄?jié)約計(jì)劃以減少需求并更優(yōu)幫助消費(fèi)者管理能源成本。在天然氣不由公共管道提供的地區(qū)，丙烷箱普遍用來向特別的家庭、建筑物或建筑物群提供燃?xì)夥?wù)。盡管近來的研究工作已集中在感測(cè)家庭中的電和水用量，但極少注意力針對(duì)感測(cè)天然氣或丙烷用氣量。不同于經(jīng)常是直接人類活動(dòng)例如收看TV、洗衣或洗澡的結(jié)果的電和水用量，用氣量由自動(dòng)化系統(tǒng)如暖爐或熱水器支配。在活動(dòng)和消耗之間的這種分離導(dǎo)致消費(fèi)者缺少對(duì)燃?xì)庠诩彝ブ性鯓邮褂?，并且特別是哪些用具對(duì)該用量最有責(zé)任的理解。除了每月賬單之外，大多數(shù)人無法判斷他們的家用燃?xì)庀模踔猎撁吭沦~單不提供說明該消耗的逐條詳情。假設(shè)在每個(gè)家庭中小數(shù)目的天然氣或丙烷用具，有誘惑的是考慮用于感測(cè)用氣量的分布式直接感測(cè)途徑(例如，在每個(gè)用具后面安裝流量傳感器)。具有伴隨途徑的三個(gè)潛在挑戰(zhàn)第一，其需要構(gòu)建足夠柔軟且魯棒以便用非侵入方式配合各種預(yù)先存在的燃?xì)庥镁邩邮降膫鞲衅?；第二，其固有地包括提高成本和部署的技術(shù)復(fù)雜度多個(gè)傳感器；并且最終地，天然氣和丙烷是高度可燃的化合物，因此感測(cè)途徑必須是安全的，并且優(yōu)選地不需要專業(yè)人員幫助安裝?？捎玫挠脷饬總鞲衅鞑环线@些挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有用氣量傳感器會(huì)缺乏與各種燃?xì)庥镁咭黄鹗褂玫撵`活性，會(huì)對(duì)于安裝和維護(hù)而言是復(fù)雜且高成本的，并且通常需要專業(yè)的安裝。因此，對(duì)可以在家庭或其他結(jié)構(gòu)中提供關(guān)于用氣量的詳細(xì)信息而且部署相對(duì)不昂貴并且不需要專業(yè)的安裝的設(shè)備或方法而言存在有益的需要或可能。


為方便這些實(shí)施方案的進(jìn)一步描述，提供了如下附圖，其中圖1根據(jù)第一實(shí)施方案展示了燃?xì)飧袦y(cè)裝置的框圖；圖2根據(jù)第一實(shí)施方案展示了圖1的燃?xì)飧袦y(cè)裝置的感測(cè)單元的實(shí)例；圖3根據(jù)第一實(shí)施方案展示了連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的圖2的感測(cè)單元的實(shí)例；
圖4根據(jù)第一實(shí)施方案展示了連接到圖3的燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的圖2的感測(cè)單元的剖面圖；圖5根據(jù)第二實(shí)施方案展示了示例性燃?xì)庹{(diào)節(jié)器單元的實(shí)現(xiàn)方式；圖6根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了一種提供燃?xì)飧袦y(cè)裝置的方法的實(shí)施方案的流程圖；圖7根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了一種檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬康姆椒ǖ膶?shí)施方案的流程圖；圖8根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了一種使用一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)訓(xùn)練計(jì)算單元的活動(dòng)的流程圖；圖9根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了在示例性燃?xì)庹{(diào)節(jié)器中的環(huán)境噪聲和活動(dòng)的頻譜圖；圖10根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了來自示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的原聲信號(hào)的流速對(duì)時(shí)間的圖表；圖11根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了來自示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的平滑化聲信號(hào)的流速對(duì)時(shí)間的圖表；圖12根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了來自在示例性結(jié)構(gòu)中的示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的示例性校準(zhǔn)程序的數(shù)據(jù)的流速對(duì)聲強(qiáng)的圖表；圖13根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了圖表，該圖表示出了來自在示例性結(jié)構(gòu)中的示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的示例性校準(zhǔn)程序的數(shù)據(jù)的聲強(qiáng)的線性度；圖14根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了在示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的示例性部署期間流速對(duì)時(shí)間的圖表；圖15根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了在示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的示例性部署期間流速對(duì)時(shí)間的另一圖表；圖16根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展不了頻率對(duì)時(shí)間的圖表,該圖表不出了在不例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的示例性部署期間由示例性燃?xì)鉅t導(dǎo)致的低頻重?fù)?；圖17根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了用于在示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的示例性部署中使用的結(jié)構(gòu)的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的表格；圖18根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了表格，該表格示出了示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置在示例性部署期間的性能；圖19根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了另一表格，該表格示出了示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置在示例性部署期間的性能；圖20展示了適合于實(shí)施圖1的計(jì)算單元的實(shí)施方案的計(jì)算機(jī)；以及圖21展示了包括在圖20的計(jì)算機(jī)的機(jī)箱內(nèi)部的電路板中的元件的實(shí)例的代表性框圖。為展示的簡化和清晰，附圖展示了總體的構(gòu)造方式，并且眾所周知的特征和技術(shù)的描述和細(xì)節(jié)可以略去以避免使本發(fā)明不必要地模糊。另外，附圖中的元素不必按照尺寸繪制。例如，附圖中的一些元素的尺寸相對(duì)于其他元素可以被放大以幫助改善對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案的理解。在不同附圖中的相同參考數(shù)字表示相同的元素。說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等等(如果有的話)用于在類似的元素之間區(qū)分，并且不必按照特別的序列或時(shí)間順序描述。應(yīng)理解這樣使用的術(shù)語在合適的情況下是可互換的以便在此描述的實(shí)施方案例如能夠按不同于描述的那些或在此以其他方式描述的順序工作。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及其任意變化形式旨在覆蓋非排他性的包括，以便包括一系列元素的程序、方法、系統(tǒng)、物件、器件、或設(shè)備不必限制于那些元素，而是可以包括未清楚地列出或這樣的程序、方法、系統(tǒng)、項(xiàng)目、器件、或設(shè)備固有的其他元素。說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語“左”、“右”、“前”、“后”、“頂部”、“底部”、“上”、“下”等
等(如果有的話)用于描述的目的而不必描述永久的相對(duì)位置。應(yīng)理解這樣使用的術(shù)語在合適的情況下是可互換的以便在此描述的實(shí)施方案例如能夠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。術(shù)語“連接”等等應(yīng)廣泛理解并指代電氣地、機(jī)械地和/或以其他方式將兩個(gè)或多個(gè)元素或信號(hào)連接。兩個(gè)或多個(gè)電氣元件可以電氣地連接但不可以機(jī)械地或以其他方式連接；兩個(gè)或多個(gè)機(jī)械元件可以機(jī)械連接但不可以電氣地或以其他方式連接；兩個(gè)或多個(gè)電氣元件可以機(jī)械連接但不可以電氣地或以其他方式連接。連接可以是持續(xù)任意時(shí)間長度，例如永久或半永久或僅片刻?！半姎膺B接”等等應(yīng)廣泛理解并且包括涉及任意電信號(hào)的連接，無論電信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)、和/或電信號(hào)的其他類型或組合?！皺C(jī)械連接”等等應(yīng)廣泛理解并且包括全部類型的機(jī)械連接。在詞語“連接”等等附近缺少詞語“可移除地”、“可移除的”等等不意味著有問題的連接等等是或不是可移除的。如在此所使用的“聲信號(hào)”可以包括可聽信號(hào)(20赫茲(Hz)到15千赫茲(kHz)、亞可聽(低于20Hz)信號(hào)或超聲(高于15kHz)信號(hào)。
具體實(shí)施例方式在一些實(shí)施方案中，一種設(shè)備可以被配置成檢測(cè)用氣量。該設(shè)備可以包括(a)—個(gè)處理模塊，該處理模塊被配置成在一個(gè)計(jì)算單元上運(yùn)行；以及(b) —個(gè)感測(cè)單元，該感測(cè)單元被配置成連接到一個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器，該感測(cè)單元具有(I)至少一個(gè)聲傳感器，該至少一個(gè)聲傳感器被配置成檢測(cè)由該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器所產(chǎn)生的兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)，并將該兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)；以及(2)—個(gè)發(fā)射器，該發(fā)射器電氣連接到該至少一個(gè)聲傳感器，并被配置成向該計(jì)算單元傳輸該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。該處理模塊被配置成使用該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)確定該用氣量。更其他的實(shí)施方案涉及一種檢測(cè)建筑物中的用氣量的方法。該建筑物可以具有帶有一個(gè)泄壓管的一個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器。該方法可以包括使用至少一個(gè)聲傳感器從該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的泄壓管接收一個(gè)或多個(gè)第一聲信號(hào)；將該一個(gè)或多個(gè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)；以及使用該一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)確定一個(gè)第一燃?xì)饬髁?。其他?shí)施方案涉及一種提供燃?xì)飧袦y(cè)裝置的方法。該方法可以包括提供至少一個(gè)聲傳感器，該至少一個(gè)聲傳感器被配置成檢測(cè)在一個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器中的兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)，并將該兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)；提供一個(gè)發(fā)射器，該發(fā)射器被配置成傳輸該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)；將該發(fā)射器電氣連接到該至少一個(gè)聲傳感器；提供一個(gè)傳感器支架，該傳感器支架被配置成機(jī)械連接到該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器；將該至少一個(gè)聲傳感器和該發(fā)射器機(jī)械連接到該傳感器支架；以及提供一個(gè)處理模塊，該處理模塊被配置成在一個(gè)計(jì)算單元上運(yùn)行，該處理模塊具有被配置成使用該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)的一個(gè)事件檢測(cè)模塊。也在其他實(shí)施方案中，一個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器單元可以包括(a) —個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器，該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器具有(1) 一個(gè)進(jìn)氣口 ；(2) —個(gè)隔膜室，該隔膜室被配置成控制流過該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的燃?xì)獾牧浚?3)—個(gè)溢流閥，該溢流閥連接到該隔膜室；以及(4) 一個(gè)泄氣管，該泄氣管連接到該溢流閥；(b)至少一個(gè)聲傳感器，該至少一個(gè)聲傳感器被配置成檢測(cè)在該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器中的兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)，并將該兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)，該至少一個(gè)聲傳感器位于該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器；以及(c) 一個(gè)處理模塊，該處理模塊被配置成在一個(gè)計(jì)算單元上運(yùn)行。該處理模塊可以被配置成使用該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)檢測(cè)由一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬?。轉(zhuǎn)到附圖，圖1根據(jù)第一實(shí)施方案展示了燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的框圖。圖2根據(jù)第一實(shí)施方案展示了燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的感測(cè)單元110的實(shí)例。圖3根據(jù)第一實(shí)施方案展示了連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的感測(cè)單元110的實(shí)例。圖4根據(jù)第一實(shí)施方案展示了連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的感測(cè)單元110的剖面圖。燃?xì)飧袦y(cè)裝置100僅是示例性的并且不限于在此所展示的實(shí)施方案。燃?xì)飧袦y(cè)裝置100可以應(yīng)用于未在此具體描繪或描述的許多不同的實(shí)施方案或?qū)嵗小Ｒ延蓛蓚€(gè)獨(dú)立考慮因素中的一個(gè)激發(fā)了在家庭感測(cè)中的先前工作(1)用于輔助護(hù)理環(huán)境的人類活動(dòng)感測(cè)(例如，老年人護(hù)理監(jiān)控);或(2)啟用高度詳細(xì)的生態(tài)反饋應(yīng)用以便減少浪費(fèi)的消費(fèi)習(xí)慣。盡管在家庭中自動(dòng)鑒別用氣量確實(shí)可以向相應(yīng)的人類活動(dòng)提供認(rèn)識(shí)(例如，火爐使用表明烹飪、長期熱水使用表明洗澡)，但大多數(shù)燃?xì)馐褂迷从谧詣?dòng)機(jī)械系統(tǒng)(例如，來自家庭的火爐和熱水器)，這可以或不可以直接地對(duì)應(yīng)于人的當(dāng)前活動(dòng)。因此，燃?xì)飧袦y(cè)的主要焦點(diǎn)是支持第二考慮因素，即啟用關(guān)于家庭中用氣量的新類型環(huán)境反饋。這樣的反饋可以來自重設(shè)計(jì)的賬單、家庭互聯(lián)網(wǎng)門戶、或環(huán)境家庭顯示器的形式。這樣反饋的一個(gè)元素向公共事業(yè)公司和消費(fèi)者提供了不僅是總數(shù)，而且是直到其來源的用氣量的逐條分析的感測(cè)數(shù)據(jù)。該詳細(xì)數(shù)據(jù)應(yīng)允許居民做出關(guān)于他們?cè)鯓釉诩彝ブ邢娜細(xì)獾某杀竞褪找娴闹闆Q定(例如，在他們的熱水器上的溫度設(shè)定、在洗衣機(jī)中使用熱水)。燃?xì)飧袦y(cè)裝置100可以通過在家中或其他結(jié)構(gòu)中提供有關(guān)用氣量的高粒度信息來幫助消除關(guān)于在家庭或其他結(jié)構(gòu)中的用氣量的知識(shí)縫隙。燃?xì)飧袦y(cè)裝置100可以是使用燃?xì)馐录穆晱?qiáng)變化以便自動(dòng)鑒別直到其來源(例如，熱水器、暖爐或壁爐)的燃?xì)馐褂?，并提供燃?xì)饬髁康墓烙?jì)的低成本的、單點(diǎn)感測(cè)的解決方案。在家庭中的每個(gè)燃?xì)庋b置在激活時(shí)抽取獨(dú)特量的燃?xì)?，并且流速變化率基于用具的類型，并且在某種程度上基于其在家庭中的位置(即，到燃?xì)庥镁叩墓艿缆窂?。因此，燃?xì)飧袦y(cè)裝置100可以基于流體積和流速變化率，將直到其來源的燃?xì)馐褂米詣?dòng)分類。因?yàn)槿細(xì)飧袦y(cè)裝置100分析燃?xì)馐录穆曇籼卣鳎云洳恍枰苯咏佑|燃?xì)庾陨硪詧?zhí)行其測(cè)量和計(jì)算。直接接觸的這種缺少與僅提供用量的總測(cè)量值、需要與燃?xì)庠诠芫€內(nèi)接觸以便操作、并通常還需要專業(yè)安裝的常規(guī)燃?xì)飧袦y(cè)途徑相反。如在圖1和2中所展示，用于感測(cè)用氣量的設(shè)備或燃?xì)飧袦y(cè)裝置100可以包括(a)感測(cè)單元110 ;以及(b)計(jì)算單元120。感測(cè)單元110可以包括(a)至少一個(gè)聲傳感器130，其被配置成檢測(cè)聲信號(hào)，并將該聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)；(b)至少一個(gè)放大器131 (例如，運(yùn)算放大器或運(yùn)算放大器)，其連接到聲傳感器130的輸出端；(c)帶有存儲(chǔ)器119和模數(shù)(Α/D)轉(zhuǎn)換器115的至少一個(gè)控制器118 ; (d)電源117 ; (e)至少一個(gè)發(fā)射器116，其電氣連接到聲傳感器130，并被配置成向計(jì)算單元120傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)；以及(f)傳感器支架。.在一些實(shí)例中，燃?xì)飧袦y(cè)裝置100還可以包括如果失真發(fā)生則自動(dòng)減小由聲傳感器130所檢測(cè)的聲信號(hào)的放大增益的增益控制器138。增益控制器138還可以用于如果放大器或Α/D轉(zhuǎn)換器失真發(fā)生，則自動(dòng)減小放大增益。在相同或不同的實(shí)例中，Α/D轉(zhuǎn)換器115和/或存儲(chǔ)器119可以從控制器118分離；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。在另一實(shí)施方案中，這些元件中的一個(gè)或多個(gè)可以組合成單個(gè)集成電路。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，聲傳感器依靠微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)在與其他兀件中的一些或全部相同的集成電路上實(shí)施。 計(jì)算單元120可以包括(a)收發(fā)器或接收器121 ;(b)處理模塊122 ;以及(C)存儲(chǔ)模塊126。在一些實(shí)例中，處理模塊122可以包括(a)訓(xùn)練模塊123，其被配置成訓(xùn)練處理模塊122將具體用具的用氣量與由聲傳感器130所接收的聲信號(hào)關(guān)聯(lián)；(b)事件檢測(cè)模塊124，其被配置成將已接收的聲信號(hào)與至少一個(gè)具體用具的用氣量相關(guān)聯(lián)；以及(c)通信模塊125，其被配置成與用戶通信。例如，處理模塊122可以是一個(gè)或多個(gè)軟件程序。接收器121可以被配置成從發(fā)射器116接收數(shù)據(jù)信號(hào)。在天然氣基礎(chǔ)設(shè)施中，通過受壓管道基礎(chǔ)設(shè)施向家庭和其他結(jié)構(gòu)送氣。高壓傳輸管道將燃?xì)鈴纳a(chǎn)公司的凈化裝置移動(dòng)到燃?xì)夥峙湔?。調(diào)節(jié)器和控制閥在高壓燃?xì)庋毓艿酪苿?dòng)時(shí)控制該高壓燃?xì)?。在城門站，燃?xì)庹{(diào)節(jié)器將管道氣壓降低到分配壓。為提供恒定的、可測(cè)量的氣壓，燃?xì)庹{(diào)節(jié)器僅在燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)獗砗瓦M(jìn)入家庭之前控制氣壓。在丙烷的情況下，由于丙烷在本地丙烷儲(chǔ)箱和家庭或建筑物之間典型地非計(jì)量，因此燃?xì)獯鎯?chǔ)在當(dāng)?shù)貎?chǔ)箱中，并且通過一個(gè)或多個(gè)調(diào)壓器進(jìn)入家庭或建筑物。燃?xì)庹{(diào)節(jié)器由美國國家標(biāo)準(zhǔn)(ANSI標(biāo)準(zhǔn)B109. 4-1998)授權(quán)向家庭管道系統(tǒng)輸送安全壓力級(jí)。給定這些政府規(guī)章，具有燃?xì)庹{(diào)節(jié)器跨家庭和其他結(jié)構(gòu)相容并且存在的合理水平的預(yù)期。圖3和圖4示出了示例性燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350。如在圖3和圖4中所示出，燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350可以包括(a)隔膜室353 ;(b)調(diào)節(jié)器控制454 ;(c)進(jìn)氣口 455 ;(d)氣流閥456 ； Ce)排氣口 457 ;(f)通氣閥或溢流閥452 ;以及(g)泄氣管451。隔膜室353可以包括控制氣流的量的彈簧承載盒。如果隔膜室353感測(cè)到高或低壓變化，則其因此調(diào)整以便約束或增加燃?xì)饬髁?。作為添加的安全特征，溢流閥452存在以便如果燃?xì)夤芫€變得過壓或如果燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350故障，則溢流閥452無害地排氣。溢流閥452連接到隔膜室353，并通過泄氣管451 (例如，外部鋼管)擠出燃?xì)狻Ｔ谟梢粋€(gè)或多個(gè)用具消耗燃?xì)鈺r(shí)，有可能的是在氣流閥456聽到燃?xì)饬鬟^燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350，這典型地聽起來像輕微的雜音噪聲。該聲信號(hào)由充當(dāng)諧振腔的隔膜室353放大。可以通過氣流閥456經(jīng)鄰接泄氣管451放置的聲傳感器130感測(cè)到氣流。S卩，感測(cè)單元Iio可以被配置成連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的泄壓管451。替代地，聲傳感器130可以依靠機(jī)械連接到隔膜室353或泄氣管451，與燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350直接接觸地被放置。在此情況下，聲信號(hào)在包括燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的材料中作為機(jī)械振動(dòng)被傳送,并由聲傳感器130直接換能而不是經(jīng)過戶外縫隙。
盡管聲傳感器可以似乎是測(cè)量燃?xì)饬髁康南喈?dāng)間接的方式，但其具有若干理論基礎(chǔ)。第一，對(duì)于固定腔室，諧振頻率也是固定的，完全由腔室的大小確定。該關(guān)系類似于哨聲的諧振，即使在人努力吹哨時(shí)，此人不改變音調(diào)，僅改變聲強(qiáng)。第二，通過管道的更大流量可以僅從在管道的一個(gè)末端更大壓力所導(dǎo)致。如果在管道里面的氣流是分層的，則在管道末端施加的壓力之間的關(guān)系是與通過管道的流量線性相關(guān)的。此外，與流量成比例的這個(gè)壓力表示為諧振頻率的振幅，并理想地適合于經(jīng)聲傳感器130測(cè)量。泄氣管451是在隔膜室353中的唯一開孔,聲信號(hào)為其向外傳播進(jìn)入環(huán)境,使其理想地適合于傳感器放置,盡管還設(shè)想了傳聲器或聲傳感器130在燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350上或接近燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的其他位置中的替代放置。額外地，如先前提到，還設(shè)想了通過空氣或直接地通過機(jī)械傳導(dǎo)通過包括燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350材料的聲信號(hào)。由于適當(dāng)?shù)臑V波和降噪技術(shù)，可以隔離并校準(zhǔn)該聲信號(hào)以便反映總?cè)細(xì)饬髁?，即使在存在環(huán)境噪聲的情況下。參見圖1-4，聲傳感器130可以被配置成接收聲信號(hào)并將該聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)。在一些實(shí)例中，聲傳感器130可以是全向傳聲器。即，聲傳感器130可以是單向傳聲器。
即，聲傳感器130可以包括以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)電傳聲器、壓電傳感器、聲-電換能器、微機(jī)電傳感器、或超聲傳聲器。在相同或不同的實(shí)例中，聲傳感器130可以在100赫茲(Hz)到10千赫(kHz)的范圍上具有-44分貝(dB)的靈敏度。在一些實(shí)施方案中，帶有高動(dòng)態(tài)范圍的運(yùn)算放大器的聲傳感器可以用來產(chǎn)生更線性的振幅響應(yīng)。在其他實(shí)施方案中，聲傳感器130機(jī)械連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的一個(gè)或多個(gè)部件，并且由燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350所產(chǎn)生的聲信號(hào)的故意直接連接產(chǎn)生了比在燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350和聲傳感器或傳聲器150之間包括空隙的其他實(shí)施方案更高的信噪比。另外，在各種實(shí)施方案中，燃?xì)飧袦y(cè)裝置100還可以包括第二聲傳感器(未在圖3或4中示出)，該第二聲傳感器接近主聲傳感器但不鄰接燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的泄氣管451。該第二聲傳感器可以記錄背景噪聲，并可以用于噪聲消除。噪聲消除可以動(dòng)態(tài)地提高信噪比，并允許燃?xì)飧袦y(cè)裝置100從燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350測(cè)量非常安靜的雜音。聲傳感器130可以附裝到小印刷電路板(PCB)234。PCB 234可以包括放大器131(圖1)以便在一些實(shí)例中放大數(shù)據(jù)信號(hào)。放大器131可以被配置成放大來自聲傳感器130的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將所放大數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)到控制器118 (圖1)。PCB 234附裝到傳感器支架132，該傳感器支架可以安裝在燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的泄氣管451的末端上或靠近該泄氣管451。傳感器支架132可以確保聲傳感器130被緊固、拉平并在泄氣管451下面直接地居中，并且還可以保護(hù)聲傳感器130免于風(fēng)、雨和灰塵。圖3和圖4示出了安裝到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的感測(cè)單元110。在其他實(shí)例中，其他安裝裝置可以用來將感測(cè)單元110連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350。在圖2-4中所示出的實(shí)例中，用導(dǎo)線233將電源117 (圖1)連接到PCB 234。在各種實(shí)施方案中，電源117可以包括用于向感測(cè)單元110的剩余部分供電的一個(gè)或多個(gè)電池。在不同的實(shí)施方案中，電源117還可以包括太陽能電池板以便將該一個(gè)或多個(gè)電池充電。在一些實(shí)例中，控制器118 (圖1)可以安裝在PCB 234上，并被配置成從聲傳感器130接收數(shù)據(jù)信號(hào)。在一些實(shí)例中，控制器118可以控制感測(cè)單元110，并在經(jīng)發(fā)射器116(圖1)將數(shù)據(jù)信號(hào)向計(jì)算單元120傳遞之前執(zhí)行數(shù)據(jù)信號(hào)的某種處理(例如，使用Α/D轉(zhuǎn)換器115將數(shù)據(jù)信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào))。
回到圖1，發(fā)射器116可以安裝在PCB 234上，并可以電氣連接到放大器131、聲傳感器130和/或控制器118。在一些實(shí)例中，發(fā)射器116將數(shù)據(jù)信號(hào)向計(jì)算單元120的接收器121傳遞。在一些實(shí)例中，發(fā)射器116可以是無線發(fā)射器，并且接收器121可以是無線接收器。在一些實(shí)例中，可以使用W1-FI (無線保真)、IEEE (電氣與電子工程師協(xié)會(huì))802. 11無線協(xié)議或藍(lán)牙3. 0+HS (高速)無線協(xié)議發(fā)射電信號(hào)。在其他實(shí)例中，可以采用Zigbee(IEEE802. 15. 4)或Z波無線協(xié)議。在其他實(shí)例中，發(fā)射器116可以傳輸電信號(hào)。計(jì)算單元120可以被配置成使用來自聲傳感器130的數(shù)據(jù)信號(hào)檢測(cè)用氣量。在一些實(shí)例中，計(jì)算單元120可以被配置成檢測(cè)家庭或其他建筑物的總用氣量。在相同或不同的實(shí)例中，計(jì)算單元120被配置成檢測(cè)在家庭或其他結(jié)構(gòu)中的燃?xì)庥镁咧械囊粋€(gè)或多個(gè)的用氣量。如在此所使用，“計(jì)算單元120”可以指代單個(gè)計(jì)算機(jī)、單個(gè)服務(wù)器、或計(jì)算機(jī)和/或服務(wù)器的集群或集合。在一些實(shí)例中，計(jì)算單元120可以對(duì)于用戶是本地的。在其他實(shí)例中，用戶或燃?xì)飧袦y(cè)裝置100可以通過互聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)訪問計(jì)算單元120。在一些實(shí)例中，計(jì)算單元120可以是燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的用戶的家用計(jì)算機(jī)，或是其中安裝燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的結(jié)構(gòu)的擁有者所擁有的計(jì)算機(jī)。在其他實(shí)例中，第一服務(wù)器或計(jì)算機(jī)(例如，家用計(jì)算機(jī))可以包括接收器121、存儲(chǔ)模塊126、訓(xùn)練模塊123、事件檢測(cè)模塊124、以及通信模塊125的第一部分。一個(gè)或多個(gè)第二服務(wù)器(例如，由燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的制造商或代表該制造商所擁有或操作的計(jì)算機(jī)或服務(wù)器)可以包括這些模塊的可能重疊的第二部分。在這些實(shí)例中，計(jì)算單元120可以包括第一計(jì)算機(jī)與一個(gè)或多個(gè)第二服務(wù)器的組合。在一些實(shí)例中，存儲(chǔ)模塊126可以將具體數(shù)據(jù)信號(hào)(例如，聲信號(hào))之間的相關(guān)信息與具體用具的用氣量一起存儲(chǔ)。事件檢測(cè)模塊124可以確定(a)正在使用的燃?xì)獾目偭亢?b)正在使用燃?xì)獾木唧w用具，以及在多于一個(gè)燃?xì)庥镁咄瑫r(shí)激活的情況下正在由用具中的每個(gè)所使用的燃?xì)獾牧?。在一些?shí)例中，事件檢測(cè)模塊124可以利用三步途徑將來自聲傳感器130的數(shù)據(jù)信號(hào)變換成燃?xì)饬髁抗烙?jì)，并推斷用具級(jí)活動(dòng)。第一，事件檢測(cè)模塊124可以使用例如傅里葉變換和/或帶通濾波純化來自感測(cè)單元110的原聲信號(hào)數(shù)據(jù)集。在一些實(shí)例中，純化可以移除由環(huán)境噪聲所導(dǎo)致的信號(hào)。第二，事件檢測(cè)模塊124使用在聲強(qiáng)和燃?xì)饬髁恐g的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，以便估計(jì)用氣量。最終，事件檢測(cè)模塊124可以計(jì)算用來將消耗燃?xì)獾挠镁叻诸惖臍饬黧w積和變化率。訓(xùn)練模塊123可以被配置成將具體聲信號(hào)與在具體位置的具體事件相關(guān)。例如，訓(xùn)練模塊123可以被配置成確定在圖14中所示出的事件是燃?xì)鉅t的使用。在一些實(shí)例中，訓(xùn)練模塊123可以被配置成執(zhí)行訓(xùn)練或校準(zhǔn)序列，以便將由聲傳感器130所檢測(cè)的聲信號(hào)與在具體位置的具體事件相關(guān)。在校準(zhǔn)序列的執(zhí)行之后，訓(xùn)練模塊123可以提供向事件檢測(cè)模塊124提供訓(xùn)練相關(guān)數(shù)據(jù)，因此事件檢測(cè)模塊124可以基于該訓(xùn)練相關(guān)數(shù)據(jù)，將由聲傳感器130所檢測(cè)的聲信號(hào)與在具體位置的具體移動(dòng)事件相關(guān)。關(guān)于圖7中的方法700的活動(dòng)735描述了訓(xùn)練或校準(zhǔn)序列。通信模塊125可以用來將信息傳遞到燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的一個(gè)或多個(gè)用戶并且從其接收信息。例如，在訓(xùn)練或校準(zhǔn)序列期間，用戶可以使用通信模塊125來輸入信息。另外，當(dāng)用氣量事件發(fā)生時(shí)，通信模塊125可以通知用戶。在一些實(shí)施方案中，通信模塊125可以使用圖20的監(jiān)控器2006、鍵盤2004、和/或鼠標(biāo)2010?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到另一實(shí)施方案，圖5根據(jù)第二實(shí)施方案展示了在示例性燃?xì)庹{(diào)節(jié)器單元500中感測(cè)單元510的實(shí)現(xiàn)方式。燃?xì)庹{(diào)節(jié)器單元500僅是示例性的并且不限于在此所展示的實(shí)施方案。燃?xì)庹{(diào)節(jié)器單元500應(yīng)用在未在此具體描繪或描述的許多不同的實(shí)施方案或?qū)嵗?。在圖5中所展示的實(shí)例中，燃?xì)庹{(diào)節(jié)器單元500包括(a)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器550 ； (b)感測(cè)單元510 ;以及(c)計(jì)算單元120 (圖1)。在該實(shí)例中，感測(cè)單元510與燃?xì)庹{(diào)節(jié)器550集成在一起，和/或永久地連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器550。感測(cè)單元510可以相似于圖1的感測(cè)單元110，并可以包括(a)至少一個(gè)聲傳感器530，其被配置成檢測(cè)在燃?xì)庹{(diào)節(jié)器550中的聲信號(hào)，并將該聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)；(b)至少一個(gè)放大器131 (圖1)，其連接到聲傳感器530的輸出端；(c)至少一個(gè)控制器118 (圖l);(d)電源117 (圖1); (e)發(fā)射器116 (圖1)，其電氣連接到聲傳感器530 ;以及(f)傳感器支架559。燃?xì)庹{(diào)節(jié)器550可以包括(a)隔膜室353 ； (b)調(diào)節(jié)器控制454 ; (C)進(jìn)氣口 455 ；(d)氣流閥456 ;(e)排氣口 457 ; (f)通氣閥或溢流閥452 ;以及(g)泄氣管551。在該實(shí)例中，聲傳感器530可以連接到泄氣管551并位于泄氣管551內(nèi)。發(fā)射器116、電源117和放大器131可以位于連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器550的傳感器支架559中。在其他實(shí)例中，聲傳感器530可以位于隔膜室353、排氣口 457或進(jìn)氣口 455中的至少一個(gè)中。圖6根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展不了一種提供燃?xì)鈧鞲衅鞯姆椒?00的實(shí)施方案的流程圖。方法600僅是示例性的并且不限于在此所展示的實(shí)施方案。方法600可以應(yīng)用在未在此具體描繪或描述的許多不同的實(shí)施方案或?qū)嵗?。在一些?shí)施方案中，能夠以所展示的順序執(zhí)行方法600的活動(dòng)、程序、和/或過程。在其他實(shí)施方案中，能夠以任意其他合適的順序執(zhí)行方法600的活動(dòng)、程序、和/或過程。也在其他實(shí)施方案中，可以組合或跳過方法600中的活動(dòng)、程序、和/或過程中的一個(gè)或多個(gè)。參見圖6,方法600包括一種提供至少一個(gè)聲傳感器的活動(dòng)610。在一些實(shí)施方案中，聲傳感器可以被配置成檢測(cè)在燃?xì)庹{(diào)節(jié)器中的聲信號(hào)，并將該聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。例如，該至少一個(gè)聲傳感器可以分別地相似或相同于圖1和5的聲傳感器130或530。在相同或不同的實(shí)例中，活動(dòng)610可以包括提供一個(gè)第二聲傳感器。該第二聲傳感器可以位于燃?xì)庹{(diào)節(jié)器外面，并且由第二聲傳感器所檢測(cè)的聲信號(hào)可以用于噪聲消除。圖6中方法600繼續(xù)提供發(fā)射器的活動(dòng)615。在一些實(shí)施方案中，發(fā)射器可以被配置成發(fā)射該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。例如，發(fā)射器可以相似或相同于圖1的發(fā)射器116。隨后，圖6的方法600包括提供控制器的活動(dòng)620。例如，控制器可以相似或相同于圖1的控制器118。接下來，圖6的方法600包括將發(fā)射器、至少一個(gè)聲傳感器和控制器電氣連接的活動(dòng)625。例如，發(fā)射器、至少一個(gè)聲傳感器和控制器的電氣連接可以相似或相同于如在圖1中所展示的發(fā)射器116、聲傳感器130和控制器118的電氣連接。圖6中方法600繼續(xù)提供傳感器支架的活動(dòng)630。在一些實(shí)施方案中，傳感器支架可以被配置成連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器。例如，傳感器支架可以被配置成連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的泄壓管。傳感器支架可以相似或相同于圖1的傳感器支架132和/或圖5的傳感器支架559。隨后，圖6的方法600包括將至少一個(gè)聲傳感器、控制器和發(fā)射器機(jī)械連接到傳感器支架的活動(dòng)635。至少一個(gè)聲傳感器、控制器和發(fā)射器到傳感器支架的機(jī)械連接可以相似或相同于如在圖2和3中所示出的聲傳感器130、控制器118和發(fā)射器116到傳感器支架132的機(jī)械連接。隨后，圖6的方法600包括提供計(jì)算單元的活動(dòng)640。在一些實(shí)施方案中，計(jì)算單元可以被配置成使用一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)確定一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬?。例如，?jì)算單元可以相似或相同于圖1的計(jì)算單元120。在一些實(shí)例中，活動(dòng)640可以包括提供計(jì)算單元，以便包括(a)事件檢測(cè)模塊，其被配置成使用兩個(gè)或更多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)確定一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬浚?b)接收器，其被配置成從發(fā)射器接收一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)；(C)訓(xùn)練模塊，其被配置成確定在一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)和一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬恐g的關(guān)系；以及(C)通信模塊，其被配置成與用戶通信。例如，事件檢測(cè)模塊、接收器、訓(xùn)練模塊和通信模塊可以分別地 相似或相同于圖1的事件檢測(cè)模塊124、接收器121、訓(xùn)練模塊123和通信模塊125。圖7根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了一種檢測(cè)在建筑物中的一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬康姆椒?00的實(shí)施方案的流程圖。方法700僅是示例性的并且不限于在此所展示的實(shí)施方案。方法700可以應(yīng)用在未在此具體描繪或描述的許多不同的實(shí)施方案或?qū)嵗?。在一些?shí)施方案中，能夠以所展示的順序執(zhí)行方法700的活動(dòng)、程序、和/或過程。在其他實(shí)施方案中，能夠以任意其他合適的順序執(zhí)行方法700的活動(dòng)、程序、和/或過程。也在其他實(shí)施方案中，可以組合或跳過方法700中的活動(dòng)、程序、和/或過程中的一個(gè)或多個(gè)。參見圖7，方法700可以包括將至少一個(gè)聲傳感器連接到建筑物的燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的活動(dòng)710。用于建筑物的燃?xì)?無論天然氣或丙烷)的來源可以具有燃?xì)庹{(diào)節(jié)器以便調(diào)節(jié)進(jìn)入建筑物的燃?xì)獾膲毫ΑＴ谝恍?shí)例中，至少一個(gè)聲傳感器可以連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的泄壓管。例如，該至少一個(gè)聲傳感器可以分別地相似或相同于圖1和圖5的聲傳感器130或530。燃?xì)庹{(diào)節(jié)器和泄壓管可以分別地相似或相同于圖3和圖4的燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350和泄壓管451。至少一個(gè)聲傳感器到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的連接可以相似或相同于如在圖3和圖4中所展示的聲傳感器130到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器350的連接，或如在圖5中所展示的聲傳感器530到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器550的連接。在一些實(shí)例中，可以使用傳感器支架(例如，圖1-4的傳感器支架132或圖5的傳感器支架559)將該至少一個(gè)聲傳感器連接到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器。隨后，圖7的方法700包括用至少一個(gè)聲傳感器接收一個(gè)或多個(gè)第一聲信號(hào)，并將該一個(gè)或多個(gè)第一聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)的活動(dòng)715。接下來，圖7的方法700包括放大一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)的活動(dòng)720。在一些實(shí)例中，可以使用運(yùn)算放大器來放大一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)。例如，運(yùn)算放大器可以相似或相同于圖1的放大器131。額外地，在一些實(shí)例中，可以在活動(dòng)725之前由Α/D轉(zhuǎn)換器(例如，Α/D轉(zhuǎn)換器115)將一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。圖7中的方法700繼續(xù)傳輸一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)的活動(dòng)725。在一些實(shí)施方案中，可以使用發(fā)射器傳輸一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)。例如，發(fā)射器可以相似或相同于圖1的發(fā)射器116。在一些實(shí)例中，發(fā)射器可以是無線發(fā)射器。隨后，圖7的方法700包括接收一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)的活動(dòng)730。在一些實(shí)施方案中，可以使用接收器接收該一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)。在一些實(shí)例中，接收器可以相似或相同于圖1的接收器121。在一些實(shí)例中，接收器可以是無線接收器。接下來，圖7的方法700包括使用一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)將一個(gè)或多個(gè)第一聲·信號(hào)與具體燃?xì)庥镁叩挠脷饬肯嚓P(guān)的活動(dòng)735。在一些實(shí)例中，計(jì)算單元120 (圖1)的訓(xùn)練模塊123 (圖1)可以與用戶一起執(zhí)行訓(xùn)練或校準(zhǔn)過程。圖8根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了使用一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)訓(xùn)練計(jì)算單元，以便將一個(gè)或多個(gè)第一聲信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁咧械木唧w用具的用氣量相關(guān)的活動(dòng)735的流程圖。圖8的活動(dòng)735中的第一程序是準(zhǔn)備用于分析的一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)的程序811。在一些實(shí)例中，事件檢測(cè)模塊124可以凈化第一數(shù)據(jù)信號(hào)。第一數(shù)據(jù)信號(hào)可以是在可以提取關(guān)于用氣量的信息之前需要凈化的原始聲文件。例如，第一數(shù)據(jù)信號(hào)可以是未壓縮的WAV (波形音頻文件格式)記錄。壓力調(diào)節(jié)器的未壓縮WAV記錄可以集合成非重疊時(shí)間窗口，其中每個(gè)窗口都含有一秒的數(shù)據(jù)。使用這些一秒窗口，事件檢測(cè)模塊124可以計(jì)算聲信號(hào)的短時(shí)傅里葉變換(S卩，頻譜)。圖9以分貝為單位展示了產(chǎn)生的頻譜900作為時(shí)間和頻率的函數(shù)。注意聲信號(hào)961主要占用頻譜中的具體頻率(在圖9中，聲信號(hào)在7. 5kHz發(fā)生)。諧振頻率可以逐調(diào)節(jié)器改變，但通常，諧振頻率停留在5-9kHz的范圍內(nèi)。相似于所有基于聲傳感器的途徑，聲信號(hào)易受環(huán)境噪聲影響。幸運(yùn)地，該噪聲的大部分(例如，腳步、風(fēng)、割草機(jī)等)是低頻(低于4kHz)噪聲一注意在圖9中標(biāo)記的風(fēng)、飛機(jī)和汽車噪聲。在噪聲穿透5-9kHz范圍時(shí)，其經(jīng)常具有寬帶頻率特征，使其容易鑒別。特別地，如果在5-9kHz范圍之外的平均能量大于在諧振頻率的能量的十分之一，則事件檢測(cè)單元124可以放棄此時(shí)的數(shù)據(jù)，并用來自噪聲事件之前兩秒和之后兩秒的中值替代該數(shù)據(jù)(見于圖10)。在從頻譜移除環(huán)境噪聲之后，事件檢測(cè)模塊124可以通過在5 - 9kHz的范圍中取得最大諧振來發(fā)現(xiàn)諧振頻率。事件檢測(cè)模塊124可以跨時(shí)間提取諧振頻率的幅值，以便形成與流量直接相關(guān)的值的時(shí)序向量(時(shí)間、諧振頻率強(qiáng)度)(見圖10和11)。然后使用五秒長度的移動(dòng)平均濾波將該向量平滑化。隨后，圖8的活動(dòng)735包括確定燃?xì)獾牧髁康某绦?12。在一些實(shí)例中，在聲強(qiáng)和燃?xì)饬髁恐g的線性關(guān)系可以用來估計(jì)已使用的燃?xì)饬?。在其他?shí)例中，非線性數(shù)學(xué)模型用來估計(jì)已使用的燃?xì)饬俊Ｈ缫陨厦枋?，在一些?shí)例中經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)閥的燃?xì)獾穆晱?qiáng)與流量線性相關(guān)。圖12根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了來自在示例性結(jié)構(gòu)的示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的示例性校準(zhǔn)程序的數(shù)據(jù)的流速對(duì)聲信號(hào)強(qiáng)度的圖表1200。注意，因?yàn)榈孛鎸?shí)況數(shù)據(jù)收集的挑戰(zhàn)，所以該圖表不是優(yōu)選線性的，特別是對(duì)于低流量值。為此，可以應(yīng)用非線性數(shù)學(xué)模型以便估計(jì)已使用的燃?xì)饬?。此外，因?yàn)樵诼曅盘?hào)強(qiáng)度和燃?xì)饬髁恐g經(jīng)常具有線性關(guān)系，所以可以假設(shè)復(fù)合事件的總聲信號(hào)強(qiáng)度可以是其單獨(dú)收集的聲信號(hào)強(qiáng)度部分的和。該關(guān)系與總?cè)細(xì)饬髁繎?yīng)是來自每個(gè)用具的單獨(dú)流量的和相同。為測(cè)試該關(guān)系，可以將單獨(dú)收集的(單個(gè)事件)數(shù)據(jù)集與復(fù)合事件數(shù)據(jù)集比較。圖13根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了圖表1300，該圖表示出了來自在示例性結(jié)構(gòu)的示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的示例性校準(zhǔn)程序的數(shù)據(jù)的聲信號(hào)強(qiáng)度的線性度。即，圖13為在測(cè)試數(shù)據(jù)集中的單獨(dú)和復(fù)合事件描繪了在基于將單獨(dú)用具強(qiáng)度求和的預(yù)期值與已測(cè)量聲信號(hào)強(qiáng)度之間的關(guān)系。注意點(diǎn)位于單位斜率上，表明在聲強(qiáng)和氣流速率之間的關(guān)系是線性的。在高氣流速率的輕微非線性可歸因于運(yùn)算放大器使得非常高振幅的信號(hào)失真，這可以通過使用事件檢測(cè)模塊124 (圖1)來補(bǔ)償。因?yàn)樵趶?qiáng)度和流量之間的關(guān)系是線性的，所以事件檢測(cè)模塊124可以使用簡單的線性回歸以便將燃?xì)獾南鄬?duì)流量(即，強(qiáng)度)映射到以百立方英尺(CCF或100立方英尺)或撒姆為單位測(cè)量的絕對(duì)氣流速率。該回歸需要燃?xì)飧袦y(cè)裝置100在流量對(duì)強(qiáng)度圖表上具有兩點(diǎn)，或僅有一點(diǎn)并假設(shè)原點(diǎn)(背景噪聲級(jí))是數(shù)據(jù)集的一部分。因此，可以從帶有不同流速的兩個(gè)用具或從帶有可變流速的單個(gè)用具校準(zhǔn)燃?xì)飧袦y(cè)裝置100。當(dāng)然，提供來自額外用具的額外數(shù)據(jù)點(diǎn)可以改善該回歸，并因此改善燃?xì)饬髁抗烙?jì)。三種校準(zhǔn)方法可以用來提供將由燃?xì)飧袦y(cè)裝置100所推斷的相對(duì)流量與絕對(duì)消耗(例如CCF或撒姆)相關(guān)聯(lián)所必需的數(shù)據(jù)。第一方法包括從結(jié)構(gòu)燃?xì)獗碜x取用氣量，并使用通信模塊125 (圖1)輸入該數(shù)據(jù)。第二方法包括在某些用具例如熱水器或暖爐上讀取流量額定值，并使用通信模塊125(圖1)輸入該數(shù)據(jù)。國家標(biāo)準(zhǔn)典型地需要大型用具示出其燃?xì)庀?。由于使用丙烷的家庭通常沒有燃?xì)獗恚虼嗽摲椒▽?duì)他們特別有用。較不細(xì)致的第三方法是使用在燃?xì)赓~單上報(bào)告的測(cè)量值。因?yàn)槿細(xì)飧袦y(cè)裝置100可以記錄用氣量的持續(xù)時(shí)間及其相對(duì)流量，所以訓(xùn)練模塊123和/或事件檢測(cè)模塊124可以計(jì)算隨時(shí)間推移所消耗的總?cè)細(xì)?。這樣，第一燃?xì)赓~單(以至來自燃?xì)獗淼囊唤M稀疏測(cè)量值)可以用來將燃?xì)飧袦y(cè)裝置100校準(zhǔn)到流量的絕對(duì)單位。房主僅需要輸入使用的日期和總用氣量。盡管在美國的許多煤氣公司以能量為單位(典型地以撒姆為單位)補(bǔ)充燃?xì)庀?，但許多燃?xì)赓~單還報(bào)告由燃?xì)獗硭鶞y(cè)量的燃?xì)獾目傮w積(典型地以CCF為單位)，使得能夠使用該類型的校準(zhǔn)方法。隨后，圖8的活動(dòng)735包括將具體的燃?xì)庥镁吲c具體的用氣量事件相關(guān)聯(lián)的程序813。在一些實(shí)例中，訓(xùn)練模塊123 (圖1)可以與用戶一起執(zhí)行訓(xùn)練或校準(zhǔn)過程以便創(chuàng)造該相關(guān)聯(lián)?；貋韰⒁妶D1，在各種實(shí)施方案中，校準(zhǔn)過程可以包括其中燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的用戶幫助將聲信號(hào)聯(lián)系到具體燃?xì)馐录臉?biāo)記過程。在一些實(shí)施方案中，訓(xùn)練序列包括當(dāng)訓(xùn)練模塊123正在操作并記錄燃?xì)庹{(diào)節(jié)器中的聲信號(hào)時(shí)，燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的用戶在家庭或建筑物中打開和關(guān)閉燃?xì)庥镁咧械拿總€(gè)。為鑒別用氣量事件，訓(xùn)練模塊123 (或事件檢測(cè)模塊124)可以應(yīng)用滑動(dòng)窗口步進(jìn)檢測(cè)器，該檢測(cè)器連續(xù)觀察諧振頻率強(qiáng)度的幅值的變化(見于例如圖11或14)。訓(xùn)練模塊123 (或事件檢測(cè)模塊124)可以使用平滑化諧振頻率向量作為輸入。步進(jìn)檢測(cè)器在其遇到以大于已知或預(yù)定閾值的變化率單調(diào)增或減的信號(hào)時(shí)觸發(fā)。在一些實(shí)例中，將已知的閾值設(shè)定成任意大的數(shù)并且以小的步進(jìn)減少。對(duì)于每次步進(jìn)，訓(xùn)練模塊123 (或事件檢測(cè)模塊124)可以分割孤立發(fā)生的事件的隨機(jī)子集。如果計(jì)算出事件的正確數(shù)目，則接受閾值。如果沒有計(jì)算出事件的正確數(shù)目，則減少閾值，并且重復(fù)該過程。例如，如果子集含有四個(gè)事件，應(yīng)該存在四個(gè)分割的步進(jìn)增加和四個(gè)分割的步進(jìn)減少。訓(xùn)練模塊123 (或事件檢測(cè)模塊124)可以單調(diào)地減少該檢測(cè)閾值直到看見這個(gè)圖案。這樣，已知的閾值設(shè)定有最少的監(jiān)督。
在循環(huán)燃?xì)庥镁咧械拿總€(gè)的電力之后，用戶可以使用通信模塊125標(biāo)記由訓(xùn)練模塊123所檢測(cè)的每個(gè)電氣事件。例如，如果用戶(1)打開和關(guān)閉燃?xì)鉅t；以及(2)打開并關(guān)閉火爐上四個(gè)燃燒器中的每個(gè)，則可以將由燃?xì)飧袦y(cè)裝置100所檢測(cè)的首先兩個(gè)燃?xì)馐录?biāo)記為燃?xì)鉅t正在打開和關(guān)閉，并且可以將接下來的八個(gè)燃?xì)馐录?biāo)記為火爐的四個(gè)燃燒器中的每個(gè)的打開和關(guān)閉。類似地，用戶可以為房屋或建筑物中的所有的燃?xì)庥镁哐h(huán)打開和關(guān)閉燃?xì)獠⑶覉?zhí)行相似的標(biāo)記過程。在其他實(shí)例中，通信模塊125可以包括可以在移動(dòng)電氣裝置上運(yùn)行的一部分(例如，加利福利亞州的庫比蒂諾的蘋果公司的Π ιοη#.裝置)，該移動(dòng)電氣裝置允許用戶在具體的燃?xì)馐录l(fā)生時(shí)用時(shí)間戳進(jìn)行標(biāo)記。在一些實(shí)例中，用戶可以循環(huán)打開和關(guān)閉在房屋或建筑物中的所有燃?xì)庥镁叨瑫r(shí)攜帶運(yùn)行通信模塊125的該部分的電氣裝置。當(dāng)燃?xì)馐录l(fā)生時(shí)用戶可以使用通信模塊125來標(biāo)記。例如，當(dāng)訓(xùn)練模塊123正在運(yùn)行并且記錄燃?xì)馐录r(shí)，用戶可以打開燃?xì)獬丶訜崞鞑⑶野磯阂苿?dòng)電氣裝置上的按鈕，這導(dǎo)致電氣裝置記錄燃?xì)馐录拿枋龊褪录l(fā)生的時(shí)間。訓(xùn)練模塊123可以使由移動(dòng)電氣裝置所記錄的數(shù)據(jù)和由聲傳感器130所記錄的聲信號(hào)相關(guān)。在一些實(shí)例中，移動(dòng)電氣裝置可以立刻(例如實(shí)時(shí))將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給計(jì)算單元120，并且在其他實(shí)例中，在訓(xùn)練過程完成后，可以將該數(shù)據(jù)通信到計(jì)算單元120 (例如以批處理方式)。在更進(jìn)一步的實(shí)例中，用戶可以循環(huán)打開和關(guān)閉在房屋或建筑物中的所有燃?xì)庥镁撸⑶矣?xùn)練模塊123可以訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊126中的燃?xì)庥镁叩穆曁卣?，并自?dòng)地將燃?xì)馐录c具體燃?xì)庥镁叩穆曁卣飨嚓P(guān)聯(lián)。在各種實(shí)施方案中，用戶可以輸入關(guān)于建筑物中的燃?xì)庥镁叩男畔?例如生產(chǎn)廠家、型號(hào)、和/或序列號(hào))以幫助訓(xùn)練模塊123將燃?xì)馐录c在家庭中的用具的聲特征相關(guān)聯(lián)。即，訓(xùn)練模塊123可以將由聲傳感器130所檢測(cè)的聲信號(hào)與建筑物中燃?xì)庥镁叩囊汛鎯?chǔ)聲特征比較，以便將燃?xì)馐录c具體的燃?xì)馓卣飨嚓P(guān)聯(lián)。在一些實(shí)例中，燃?xì)庥镁叩穆曁卣骺梢杂傻谌?例如，燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的制造商)提供。計(jì)算單元120可以在存儲(chǔ)模塊126中存儲(chǔ)相關(guān)聯(lián)或校準(zhǔn)過程的結(jié)果。該信息可以稍后用來將一個(gè)或多個(gè)聲信號(hào)與具體燃?xì)庋b置的用氣量相關(guān)聯(lián)。在完成具體燃?xì)庥镁吲c具體用氣量事件的相關(guān)聯(lián)之后，圖8的活動(dòng)735完成?；貋韰⒁妶D7，方法700繼續(xù)用至少一個(gè)聲傳感器接收一個(gè)或多個(gè)第二聲信號(hào)，并將該一個(gè)或多個(gè)第二聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第二電信號(hào)的活動(dòng)740。活動(dòng)740可以相似或相同于活動(dòng)715。隨后，圖7的方法700包括放大一個(gè)或多個(gè)第二電信號(hào)的活動(dòng)745?；顒?dòng)745可以相似或相同于活動(dòng)720。接下來，圖7的方法700包括傳輸一個(gè)或多個(gè)第二電信號(hào)的活動(dòng)750?；顒?dòng)750可以相似或相同于活動(dòng)725。圖7的方法700繼續(xù)接收一個(gè)或多個(gè)第二電信號(hào)的活動(dòng)755。活動(dòng)755可以相似或相同于活動(dòng)730。隨后，圖7的方法700包括將一個(gè)或多個(gè)第二聲信號(hào)與至少一個(gè)具體用具的用氣量相關(guān)聯(lián)的活動(dòng)760。在一些實(shí)例中，可以認(rèn)為活動(dòng)760將第二燃?xì)饬髁颗c至少一個(gè)具體用具的用氣量相關(guān)。為鑒別用氣量事件，事件檢測(cè)模塊124 (圖1)可以應(yīng)用滑動(dòng)窗口步進(jìn)檢測(cè)器，該檢測(cè)器連續(xù)觀察來自聲傳感器130 (圖1)的聲信號(hào)的諧振頻率強(qiáng)度的幅值的變化。事件檢測(cè)模塊124 (圖1)使用平滑化諧振頻率向量作為到用具鑒別算法的輸入。事件檢測(cè)模塊124(圖1)觸發(fā)在其遇到以大于已知閾值的變化率單調(diào)增或減的信號(hào)時(shí)已發(fā)生的步進(jìn)。在校準(zhǔn)過程期間(即，在圖8的程序813中)為每個(gè)結(jié)構(gòu)確定步進(jìn)的閾值。例如，圖10和11包括鑒別為步進(jìn)的若干聞売區(qū)域。在事件檢測(cè)模塊124在來自聲傳感器130 (圖1)的聲信號(hào)中定位步進(jìn)變化之后，事件檢測(cè)模塊124可以從該信號(hào)提取三個(gè)特征(1)步進(jìn)變化的相對(duì)幅值；(2)流量變化的 斜率；以及(3)未知事件的上升或下降時(shí)間。第一特征(步進(jìn)大小)提供了用具消耗的燃?xì)饬康墓烙?jì)。該特征在區(qū)別具有固定流速的用具(例如，熱水器典型地使用少于暖爐的燃?xì)?中是有用的。步進(jìn)大小在區(qū)別具有可變流量的用具(例如，火爐或壁爐)中也是有用的，因?yàn)檫@些系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在激活期間打開最大流量，提供可靠的步進(jìn)增加。因?yàn)樵谂c人工或人控的用具比較時(shí)電磁開關(guān)用具具有非常陡峭的運(yùn)行斜率，所以第二和第三特征(步進(jìn)斜率和上升時(shí)間)是有用的。為每個(gè)分割的事件產(chǎn)生特征向量并且然后可以用來建立k最近鄰(KNN)模型。KNN模型可以用來自動(dòng)確認(rèn)燃?xì)馐录膩碓?。事件檢測(cè)模塊124可以向KNN (k=3)應(yīng)用歐幾里得距離度量和倒數(shù)加權(quán)，這良好適合于該種特征向量，因?yàn)樵贜維空間中的微小距離對(duì)應(yīng)于具有相似流量和斜率的燃?xì)馐录?。圖14和15根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案展示了在示例性燃?xì)飧袦y(cè)裝置的示例性部署期間流速對(duì)時(shí)間的圖表。例如，圖14示出了在示例性燃?xì)鉅t的使用期間流速對(duì)時(shí)間的圖表1400。圖15示出了在示例性復(fù)合事件期間流速對(duì)時(shí)間的圖表1500。S卩，圖15展示了當(dāng)燃?xì)獗跔t打開、燃?xì)鉅t打開、燃?xì)馀癄t打開、熱水器打開、并然后這些用具中的每個(gè)循序關(guān)閉時(shí)的實(shí)例。在一些實(shí)例中，事件檢測(cè)模塊124可以使用聲信號(hào)的額外特征，以便鑒別例如暖爐和熱水器。暖爐和熱水器在閥門打開和關(guān)閉時(shí)從其點(diǎn)火模塊產(chǎn)生低頻信號(hào)或“重?fù)簟?見于圖16)。這些用具可以具有雙態(tài)電磁閥，以便機(jī)械地控制燃?xì)饬髁浚诼菥€管將閥門沖擊就位時(shí)產(chǎn)生特征重?fù)?。使用聲傳感?30 (圖1)容易地感測(cè)該重?fù)簦⑶以撝負(fù)粼谟镁咧g顯著變化，這可以用來幫助區(qū)別相似的燃?xì)馐录?。不幸地，聲傳感?30還將來自家庭外行人、經(jīng)過的汽車或來自周圍環(huán)境的其他來源的充分低頻的噪聲拾音。這使得在這些頻率級(jí)的特征提取潛在地不可靠。噪聲消除硬件和程序可以幫助減輕該問題。然而，代替連續(xù)探測(cè)特征的較低頻，事件檢測(cè)模塊124可以使用低頻分析以便區(qū)別不可以僅基于流量可靠地辨別的用具。例如，低頻重?fù)籼卣鲙椭鷮⑴癄t區(qū)別于燃?xì)獗跔t，該暖爐和該燃?xì)獗跔t在燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的測(cè)試中的一些中有時(shí)相互混淆。最終，圖7的方法700包括向用戶顯示用氣量的活動(dòng)765。在一些實(shí)例中，通信模塊125可以向用戶顯示用氣量數(shù)據(jù)?？梢杂酶鞣N形式顯示數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施方案中，可以用曲線圖或圖表形式向用戶展示在具體時(shí)期的結(jié)構(gòu)中燃?xì)庥镁咧械拿總€(gè)的用氣量。例如，圖表可以相似于圖14或15示出，或可以向用戶提供示出了一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬繉?duì)時(shí)間的圖表。在一些實(shí)施方案中，用氣量可以實(shí)時(shí)顯不。燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的測(cè)試結(jié)果在此展示。為評(píng)估燃?xì)飧袦y(cè)裝置100的準(zhǔn)確度，在九個(gè)家庭和五個(gè)分離的用具類型(暖爐、熱水器、火爐、壁爐和游泳池加熱器)上收集帶有496個(gè)燃?xì)馐录目倲?shù)據(jù)集。在496個(gè)燃?xì)馐录校?75個(gè)被孤立記錄，并且321個(gè)被混合記錄。這些測(cè)試的結(jié)果示出了燃?xì)飧袦y(cè)裝置100可以用95. 1%的平均總準(zhǔn)確度將單獨(dú)用具可靠地檢測(cè)并分類。在位于四個(gè)城市中的變化的大小和時(shí)代的九個(gè)不同家庭中收集并標(biāo)記數(shù)據(jù)(見于圖17的表I)。每座房屋都含有根據(jù)地區(qū)(靠近高速公路、人行道交通等)變化的背景噪聲水平。在每座房屋中，測(cè)試了包括暖爐、熱水器、火爐、壁爐(帶有人工和電起動(dòng)器)和游泳池加熱器的可用燃?xì)庥镁咧械娜?。盡管焦點(diǎn)在天然氣用具上，但燃?xì)飧袦y(cè)裝置100還在使用丙烷的一座房屋(即，在圖17的表I中的H5)測(cè)試。對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)集，當(dāng)記錄打開和關(guān)閉用具的時(shí)間戳?xí)r執(zhí)行訓(xùn)練程序。該數(shù)據(jù)用作地面實(shí)況標(biāo)簽以便評(píng)估該途徑。收集并使用來自展開的膝上計(jì)算機(jī)的聲卡初始地處理數(shù)據(jù)中的全部。以每秒22，050個(gè)樣本采樣聲信號(hào)，使得能夠在聲傳感器的整個(gè)頻率范圍上執(zhí)行頻率分析。使用16位整數(shù)在未壓縮的WAV文件中記錄原數(shù)據(jù)以便表示每個(gè)樣本。遵循預(yù)定試驗(yàn)程序以便確保數(shù)據(jù)跨部署位點(diǎn)相容。對(duì)于每個(gè)家庭，將傳感器附裝到燃?xì)庹{(diào)節(jié)器上的泄氣管，如在圖3和圖4中所示出。每個(gè)燃?xì)庥镁邌为?dú)打開最少15秒并然后關(guān)閉。該過程為每個(gè)用具重復(fù)至少三次。該程序允許獲得其中每個(gè)用具都是整個(gè)房屋中唯一接通的燃?xì)庥镁叩膬魯?shù)據(jù)集。許多燃?xì)庋b置不提供控制氣流的量的機(jī)制——該裝置簡單地接通或斷開(暖爐、熱水器、干燥器和一些壁爐)。對(duì)于可以為其控制流量的裝置中的全部，緩慢調(diào)整該裝置通過每個(gè)流級(jí)以便捕捉可變速率裝置的效應(yīng)。例如，關(guān)于燃?xì)鉅t，我們將單個(gè)燃燒器從最大流量跳至最小流量并復(fù)原(圖14)。除單獨(dú)地測(cè)試之外，收集涉及其中多于一個(gè)的燃?xì)庥镁咄瑫r(shí)使用的更多實(shí)際情況的數(shù)據(jù)(例如，我們激活暖爐、熱水器和火爐)。這些復(fù)合事件可能在任意家庭中普遍出現(xiàn)，并因此需要特殊關(guān)注。為模擬復(fù)合事件，以15秒間隔打開多個(gè)燃?xì)庥镁?，直到同時(shí)打開四個(gè)用具。圖15示出了從復(fù)合事件測(cè)試收集的數(shù)據(jù)。還為自動(dòng)控制的(暖爐和熱水器)和人工控制的(火爐和壁爐)燃?xì)庥镁呤占魉傩畔?。兩種方法用于收集地面實(shí)況燃?xì)饬髁刻烊粴馊細(xì)獗砗腿細(xì)庥镁邩?biāo)簽/手冊(cè)，不幸地，該兩者中的任一個(gè)都不提供優(yōu)選準(zhǔn)確的地面實(shí)況。盡管天然氣燃?xì)獗懋?dāng)然提供燃?xì)饬髁康臏y(cè)量值，但它們不被設(shè)計(jì)成將關(guān)于瞬時(shí)流量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)可視化。即使在恒定速率的燃?xì)饬鲃?dòng)時(shí)，燃?xì)獗砜潭缺P普遍地掃描殘跡。為減輕這些效應(yīng)，在較長時(shí)期——典型地為對(duì)應(yīng)于至少兩立方英尺燃?xì)獾乃姆昼娀蚋嗍占髁繙y(cè)量數(shù)據(jù)——并且將結(jié)果求平均以便獲得流速。該方法用于除使用未計(jì)量的丙烷的H5之外的所有家庭。作為燃?xì)獗淼奶娲?，在燃?xì)庥镁?或其手冊(cè))上所列出消耗信息用于地面實(shí)況。大多數(shù)大型用具用其功耗(典型地以BTU/hr為定位)被直接標(biāo)記。使用該方法為單獨(dú)用具的燃?xì)庀奶峁┝斯烙?jì)。然后，從用具文檔說明所獲得的功耗不可以簡單地轉(zhuǎn)換成燃?xì)饬魉?，因?yàn)樵撧D(zhuǎn)換隨著溫度、壓力和濕度而變化。因此，該校準(zhǔn)方法僅可以給出用量的粗略估計(jì)。對(duì)于其中沒有燃?xì)獗淼募彝?例如，丙烷燃?xì)饧彝?，該方法可以是估計(jì)流量的唯一方法。對(duì)于該分析，該方法用于H5，使用未計(jì)量的丙烷的唯一住宅。為評(píng)估事件檢測(cè)算法的準(zhǔn)確度(S卩，圖7的活動(dòng)760)，重復(fù)數(shù)據(jù)集中的每個(gè)燃?xì)庥镁呤录?包括單個(gè)和復(fù)合事件)。為每個(gè)事件將事件檢測(cè)算法的輸出與人造標(biāo)簽比較。即使在可觀的環(huán)境噪聲的情況下，燃?xì)飧袦y(cè)裝置100仍能夠正確地檢測(cè)所有燃?xì)馐录?8. 22%(圖18的表2中的第二列)。例如，吹葉機(jī)、經(jīng)過的汽車和說話在許多數(shù)據(jù)集中存在，但不導(dǎo)致任何失敗。實(shí)際上，除了 H5之外的所有家庭都具有100%的準(zhǔn)確度。然而，H5是特殊情況一它是在數(shù)據(jù)集中使用丙烷而不是公共公司供應(yīng)的天然氣的唯一家庭。不同于依靠單個(gè)壓力調(diào)節(jié)器將進(jìn)入燃?xì)夥€(wěn)定化的天然燃?xì)獗?，丙烷家庭使用兩個(gè)調(diào)節(jié)器(為安全和效率的原因)。因?yàn)檫@兩個(gè)調(diào)節(jié)器不成比例地調(diào)節(jié)壓力，所以不可以通過僅監(jiān)控一個(gè)調(diào)節(jié)器來準(zhǔn)確地確定氣流的量。例如，燃?xì)鉅t事件在四個(gè)分離試驗(yàn)上完全丟失。
一旦檢測(cè)到并隔離燃?xì)馐录?，則事件檢測(cè)模塊124 (圖1)鑒別事件的來源。為測(cè)試用具分類算法的準(zhǔn)確度，為每個(gè)家庭跨每個(gè)已檢測(cè)事件運(yùn)行10折交叉驗(yàn)證試驗(yàn)。圖18的表2中的第三列示出了該試驗(yàn)的結(jié)果。跨所有家庭的總準(zhǔn)確度是95. 1%，并且最差執(zhí)行的家庭H5仍高于85%的準(zhǔn)確度。再次地，關(guān)于H5的問題是當(dāng)監(jiān)控兩個(gè)丙烷燃?xì)庹{(diào)節(jié)器中的僅一個(gè)時(shí)聲信號(hào)的強(qiáng)度。緊接著進(jìn)一步分析，觀察到在75%的時(shí)間，熱水器誤分類為暖爐。如先前所討論，具有可以用來區(qū)別暖爐和熱水器事件，并改善將這兩種用具分類的準(zhǔn)確度的特征低頻信號(hào)或“重?fù)簟薄Ｗ⒁飧鶕?jù)單獨(dú)用具而不是用具類型來標(biāo)記數(shù)據(jù)。這使得能夠調(diào)查燃?xì)飧袦y(cè)裝置100是否可以在相同類型的但在家庭中不同位置的用具之間自動(dòng)區(qū)分。例如，H2數(shù)據(jù)集含有同樣用100%的準(zhǔn)確度分類的兩個(gè)不同壁爐。10折交叉驗(yàn)證示出了基于特別KNN的分類器在將燃?xì)馐录_分類直到來源用具中良好執(zhí)行。然而，在實(shí)際的現(xiàn)實(shí)世界部署情況中，訓(xùn)練數(shù)據(jù)將可能是較小的。即，房主可能希望僅提供每個(gè)用具的一個(gè)實(shí)例使用。為測(cè)試該類情況，每個(gè)用具的一個(gè)或兩個(gè)單獨(dú)燃?xì)馐录糜谟?xùn)練，并且數(shù)據(jù)集的剩余部分用作測(cè)試數(shù)據(jù)。在圖18的表2的極右列和圖19的表3中最后兩列中展示了這些結(jié)果。在該數(shù)據(jù)集中的H9中的低感測(cè)準(zhǔn)確度是非線性引入已感測(cè)信號(hào)的結(jié)果，該結(jié)果影響了 HS和H9。在數(shù)據(jù)集中的已引入非線性使得不可能發(fā)現(xiàn)有效表示已收集的所有數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)子集。結(jié)果，在復(fù)合事件期間的步進(jìn)增加不表示已訓(xùn)練步進(jìn)增加。在全面分析之后，發(fā)現(xiàn)這是由于運(yùn)算放大器的低動(dòng)態(tài)范圍所導(dǎo)致。同樣，注意到當(dāng)更多燃?xì)庥镁咄瑫r(shí)運(yùn)行(S卩，更高總流量)時(shí)，也放大了噪聲，這解釋了復(fù)合事件(尤其是小負(fù)載)的錯(cuò)分類中的一些。不同于最小訓(xùn)練設(shè)定結(jié)果，H9在交叉驗(yàn)證中中良好執(zhí)行。該執(zhí)行可以由大得多的量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)來解釋。交叉驗(yàn)證隨機(jī)選擇了總實(shí)例的90%用于訓(xùn)練，并且剩余實(shí)例用于在每折中測(cè)試。該交叉驗(yàn)證導(dǎo)致了也從非線性實(shí)例學(xué)習(xí)的分類器導(dǎo)致更魯棒的模型。圖20展示了適合于實(shí)施計(jì)算單元120 (圖1)的至少一部分的實(shí)施方案的計(jì)算機(jī)2000。計(jì)算機(jī)2000包括機(jī)箱2002，該機(jī)箱含有一個(gè)或多個(gè)電路板(未示出)、軟盤驅(qū)動(dòng)器2012、緊湊磁盤只讀存儲(chǔ)器(⑶-ROM)和/或數(shù)字視頻光盤(DVD)驅(qū)動(dòng)器2016、以及硬盤驅(qū)動(dòng)器2014。在圖21中示出了包括在機(jī)箱2002里面的電路板上的這些元件的代表性框圖。圖21中的中央處理單元(CPU)2110連接到圖21中的系統(tǒng)總線2114。在各種實(shí)施方案中，CPU 1710的架構(gòu)可以與各種商業(yè)發(fā)布架構(gòu)家族中的任何相兼容，包括ARM (先進(jìn)RISC (精簡指令集)計(jì)算機(jī)器)、MIPS (無互鎖流水線級(jí)微處理器)、RS/6000家族、摩托羅拉68000家族、或英特爾x86家族。系統(tǒng)總線2114還連接到包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)兩者的存儲(chǔ)器2108上。存儲(chǔ)器2108的非易失性部分或ROM可以用適合于在系統(tǒng)重啟之后將計(jì)算機(jī)2000 (圖20)恢復(fù)到功能狀態(tài)的啟動(dòng)代碼序列來編碼。另外，存儲(chǔ)器2108可以包括微代碼例如基本輸入-輸出系統(tǒng)(BIOS)。在一些實(shí)例中，存儲(chǔ)器2108可以包括存儲(chǔ)模塊126 (圖1)。在一些實(shí)例中，存儲(chǔ)模塊126 (圖1)可以包括存儲(chǔ)器2108、軟盤驅(qū)動(dòng)器2012、硬盤驅(qū)動(dòng)器2014、和/或CD-ROM或DVD驅(qū)動(dòng)器2016。在圖21的所描繪實(shí)施方案中，各種I/O裝置，例如磁盤控制器2104、圖形適配器2124、視頻控制器2102、鍵盤適配器2126、鼠標(biāo)適配器2106、網(wǎng)絡(luò)適配器2120、以及其他I/O裝置2122可以連接到系統(tǒng)總線2114上。鍵盤適配器2126和鼠標(biāo)適配器2106分別地連接到計(jì)算機(jī)2000 (圖20)的鍵盤2004 (圖20和21)和鼠標(biāo)2010 (圖20和21)。當(dāng)圖形適配器2124和視頻控制器2102被指示為圖21中的明顯單元時(shí)，視頻控制器2102可以整合到圖形適配器2124中或在其他實(shí)施方案中相反。視頻控制器2102適合于刷新監(jiān)控器2006(圖20和21)以便在計(jì)算機(jī)2000 (圖20)的屏幕2008 (圖20)上顯示圖像。磁盤控制器2104可以控制硬盤驅(qū)動(dòng)器2014 (圖20和21)、軟盤驅(qū)動(dòng)器2012 (圖20和21 )、以及CD-ROM或DVD驅(qū)動(dòng)器2016 (圖20和21)。在其他實(shí)施方案中，區(qū)別單元可以用來分離地控制這些裝置中的每一個(gè)。盡管未示出計(jì)算機(jī)2000 (圖20)的許多其他部件，但這樣的部件及其互連是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員眾所周知的。因此，不需要在此討論涉及計(jì)算機(jī)2000和機(jī)箱2002 (圖20)內(nèi)電路的構(gòu)造和組成的進(jìn)一步詳情。當(dāng)圖20中計(jì)算機(jī)2000運(yùn)行時(shí)，存儲(chǔ)在軟盤驅(qū)動(dòng)器2012中軟盤上的、存儲(chǔ)在⑶-ROM和/或DVD驅(qū)動(dòng)器2016中的⑶-ROM或DVD上的、存儲(chǔ)在硬盤驅(qū)動(dòng)器2014上或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器2108 (圖21)中的程序指令由CPU2110 (圖21)執(zhí)行。存儲(chǔ)在這些裝置上的程序指令的一部分可以適合于執(zhí)行如先前關(guān)于圖1-5和7-18所描述的方法700 (圖7)。盡管已經(jīng)參考具體的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以進(jìn)行各種改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的實(shí)施方案的披露旨在展示本發(fā)明的范圍而不在于限制。應(yīng)注意本發(fā)明的范圍應(yīng)該僅限于所附權(quán)利要求所要求的內(nèi)容。例如，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，將容易認(rèn)識(shí)到圖6的活動(dòng)610、615、620、625、630、635 和 640，圖 7 的活動(dòng) 710、715、720、725、730、735、740、745、750、755、760 和 765，以及程序811-813可以由許多不同的活動(dòng)、程序構(gòu)成，并由許多不同模塊以可以修改圖1的任意元件，而且這些實(shí)施方案中的某些的前述討論不必需表示所有可能實(shí)施方案的完整描述的許多不同順序執(zhí)行。在任意具體權(quán)利要求中提及的全部元素是該特別權(quán)利要求提及的實(shí)施方案所必要的。因此，一個(gè)或多個(gè)所提及的元素的替代形式形成重構(gòu)并且不必修復(fù)。另外，已經(jīng)關(guān)于特定實(shí)施方案描述了益處、其他優(yōu)點(diǎn)以及問題的解決方案。然而不能認(rèn)為會(huì)促使任意好處、優(yōu)點(diǎn)或問題解決方案發(fā)生或變得明顯的益處、優(yōu)點(diǎn)、問題解決方案、以及任意元素或多個(gè)元素是任意或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、要求的、或主要的特征或元素。此外，通過若實(shí)施方案和/或限制如下在此所披露的實(shí)施方案和/或限制不是在專用原則下而為大眾所專用(I)未在權(quán)利要求中清楚地提及；以及(2)是或在等效原則下是權(quán)利要求中表達(dá)的元素和/或限制的潛在等效物。
權(quán)利要求
1.一種被配置成檢測(cè)用氣量的設(shè)備，該設(shè)備包括 一個(gè)處理模塊，該處理模塊被配置成在一個(gè)計(jì)算單元上運(yùn)行；以及 一個(gè)感測(cè)單元，該感測(cè)單元被配置成連接到一個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器，該感測(cè)單元包括 至少一個(gè)聲傳感器，該至少一個(gè)聲傳感器被配置成檢測(cè)由該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器所產(chǎn)生的兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)，并將該兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)；以及 一個(gè)發(fā)射器，該發(fā)射器電氣連接到該至少一個(gè)聲傳感器，并被配置成向該計(jì)算單元傳輸該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)， 其中 該處理模塊被配置成使用該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)確定該用氣量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中 該處理模塊被配置成確定燃?xì)鉅t、熱水器或燃?xì)馀癄t中的至少一個(gè)的用氣量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中 該處理模塊被進(jìn)一步配置成從該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)移除由環(huán)境噪聲導(dǎo)致的數(shù)據(jù)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其中 該處理模塊被進(jìn)一步配置成向該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用傅里葉變換或帶通濾波中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括 一條導(dǎo)線， 其中 該計(jì)算單元包括一個(gè)接收器；以及 使用該導(dǎo)線將該計(jì)算單元的接收器電氣連接到該感測(cè)單元的發(fā)射器； 該感測(cè)單元的發(fā)射器被配置成經(jīng)由該導(dǎo)線傳輸該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的設(shè)備，其中 該感測(cè)單元的發(fā)射器包括一個(gè)無線發(fā)射器；以及 該計(jì)算單元包括 一個(gè)無線接收器，該無線接收器被配置成從該感測(cè)單元的發(fā)射器接收該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的設(shè)備，其中 該至少一個(gè)聲傳感器包括一個(gè)全向傳聲器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的設(shè)備，其中 該處理模塊包括 一個(gè)訓(xùn)練模塊；以及 一個(gè)事件檢測(cè)模塊； 該訓(xùn)練模塊被配置成將一個(gè)第一燃?xì)馐录c該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)中的至少第一個(gè)相關(guān)，并且將一個(gè)第二燃?xì)馐录c該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)中的至少第二個(gè)相關(guān)；以及 該事件檢測(cè)模塊被配置成使用該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)鑒別對(duì)該用氣量負(fù)責(zé)的一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁摺?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中 該處理模塊進(jìn)一步包括 一個(gè)通信模塊，該通信模塊被配置成與用戶通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、或9所述的設(shè)備，其中 該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器包括一個(gè)泄壓管； 該至少一個(gè)聲傳感器被配置成檢測(cè)在該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的泄壓管中的兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)；以及 該感測(cè)單元被配置成連接到該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的泄壓管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的設(shè)備，其中 該至少一個(gè)聲傳感器是一個(gè)集成電路的一個(gè)部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或11所述的設(shè)備，其中 該至少一個(gè)聲傳感器機(jī)械連接到該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的外殼。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、8、9、10、11或12所述的設(shè)備，其中 該至少一個(gè)傳聲器或聲傳感器由以下各項(xiàng)中的至少一個(gè)構(gòu)成一個(gè)電傳聲器、一個(gè)壓電傳感器、一個(gè)聲-電換能器、一個(gè)微機(jī)電傳感器、或一個(gè)超聲傳聲器。
14.一種檢測(cè)建筑物中的用氣量的方法，該建筑物具有帶有一個(gè)泄壓管的一個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器，該方法包括 使用至少一個(gè)聲傳感器從該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的泄壓管接收一個(gè)或多個(gè)第一聲信號(hào)； 將該一個(gè)或多個(gè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)；以及 使用該一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)確定一個(gè)第一燃?xì)饬髁俊?br> 15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括 將該第一燃?xì)饬髁颗c至少一個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬肯嚓P(guān)聯(lián)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括 使用該至少一個(gè)聲傳感器接收一個(gè)或多個(gè)第二聲信號(hào)； 將該一個(gè)或多個(gè)第二聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第二電信號(hào)；以及使用該一個(gè)或多個(gè)第二電信號(hào)將該一個(gè)或多個(gè)第二聲信號(hào)與該至少一個(gè)燃?xì)庥镁咧胁煌囊粋€(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬肯嚓P(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14、15或16所述的方法，進(jìn)一步包括 無線傳輸該一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)；以及 在確定該第一燃?xì)饬髁恐盁o線接收該一個(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14、15、16或17所述的方法，進(jìn)一步包括 在確定該第一燃?xì)饬髁恐胺糯笤撘粋€(gè)或多個(gè)第一電信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14、15、16、17或18所述的方法，進(jìn)一步包括 將該至少一個(gè)聲傳感器連接到該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的泄壓管。
20.一種提供燃?xì)飧袦y(cè)裝置的方法，該方法包括 提供至少一個(gè)聲傳感器，該至少一個(gè)聲傳感器被配置成檢測(cè)在一個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器中的兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)，并將該兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)； 提供一個(gè)發(fā)射器，該發(fā)射器被配置成傳輸該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)； 將該發(fā)射器電氣連接到該至少一個(gè)聲傳感器；提供一個(gè)傳感器支架，該傳感器支架被配置成機(jī)械連接到該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器； 將該至少一個(gè)聲傳感器和該發(fā)射器機(jī)械連接到該傳感器支架；以及提供一個(gè)處理模塊，該處理模塊被配置成在一個(gè)計(jì)算單元上運(yùn)行，該處理模塊包括一個(gè)事件檢測(cè)模塊，該事件檢測(cè)模塊被配置成使用該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)確定一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬俊?br> 21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括 提供一個(gè)接收器，該接收器被配置成從該發(fā)射器接收該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其中 提供該處理器模塊以便進(jìn)一步包括 一個(gè)訓(xùn)練模塊，該訓(xùn)練模塊被配置成確定在該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)和該一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬恐g的關(guān)系。
23.一種燃?xì)庹{(diào)節(jié)器單元，包括 一個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器，包括 一個(gè)進(jìn)氣口 ； 一個(gè)隔膜室，該隔膜室被配置成控制流過該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器的燃?xì)獾牧浚? 一個(gè)溢流閥，該溢流閥連接到該隔膜室；以及 一個(gè)泄氣管，該泄氣管連接到該溢流閥； 至少一個(gè)聲傳感器，該至少一個(gè)聲傳感器被配置成檢測(cè)在該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器中的兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)，并將該兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)，該至少一個(gè)聲傳感器位于該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器；以及 一個(gè)處理模塊，該處理模塊被配置成在一個(gè)計(jì)算單元上運(yùn)行，該處理模塊被配置成使用該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)確定一個(gè)或多個(gè)燃?xì)庥镁叩挠脷饬俊?br> 24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的燃?xì)庹{(diào)節(jié)器單元，進(jìn)一步包括 一個(gè)發(fā)射器，該發(fā)射器連接到該至少一個(gè)聲傳感器，并被配置成傳輸該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)， 其中 該計(jì)算單元包括一個(gè)接收器，該接收器被配置成從該發(fā)射器接收一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。
全文摘要
在一些實(shí)施方案中，一種設(shè)備可以被配置成檢測(cè)用氣量。該設(shè)備可以包括(a)一個(gè)處理模塊，該處理模塊被配置成在一個(gè)計(jì)算單元上運(yùn)行；以及(b)一個(gè)感測(cè)單元，該感測(cè)單元被配置成連接到一個(gè)燃?xì)庹{(diào)節(jié)器，該感測(cè)單元具有(1)至少一個(gè)聲傳感器，該至少一個(gè)聲傳感器被配置成檢測(cè)由該燃?xì)庹{(diào)節(jié)器所產(chǎn)生的兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)，并將該兩個(gè)或更多個(gè)聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)；以及(2)一個(gè)發(fā)射器，該發(fā)射器電氣連接到該至少一個(gè)聲傳感器，并被配置成向該計(jì)算單元傳輸該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)。該處理模塊被配置成使用該一個(gè)或多個(gè)第一數(shù)據(jù)信號(hào)確定該用氣量。在此還披露了其他實(shí)施方案。
文檔編號(hào)F24C3/12GK103003670SQ201180034734
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者S·N·帕特爾, S·古普塔, M·S·雷諾茲 申請(qǐng)人:貝爾金國際股份有限公司