特開 2024-107870 仮想流量演算装置、仮想流量演算方法、および、仮想流量演算プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024107870

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】仮想流量演算装置、仮想流量演算方法、および、仮想流量演算プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/00 20220101AFI20240802BHJP

【ＦＩ】

G01F1/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012036

(22)【出願日】2023-01-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 郁光

(72)【発明者】

【氏名】岡本 和年

(72)【発明者】

【氏名】木村 壮

(72)【発明者】

【氏名】後藤 萌

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雄大

(72)【発明者】

【氏名】林 悠一

【テーマコード（参考）】

2F030

【Ｆターム（参考）】

2F030CE04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】仮想流量演算装置、仮想流量演算方法及び仮想流量演算プログラムを提供する。
【解決手段】仮想流量演算装置１００は、センサモジュール１０が備え、コリオリ流量計、超音波流量計、電磁流量計又は渦流量計の少なくともいずれかであってよい流量センサが測定する実空間の環境を示す環境情報を記憶する環境情報記憶部と、測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶する物性情報記憶部と、前記環境情報および前記物性情報を用いて、前記実空間を再現した仮想空間上で前記流体の計測に関連するシミュレーションを実行するシミュレーション部と、前記シミュレーションされた結果に基づいて、前記流量センサにより実測される実流量を推測した仮想流量を演算する演算部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流量センサが計装される実空間の環境を示す環境情報を記憶する環境情報記憶部と、
測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶する物性情報記憶部と、
前記環境情報および前記物性情報を用いて、前記実空間を再現した仮想空間上で前記流体の計測に関連するシミュレーションを実行するシミュレーション部と、
前記シミュレーションされた結果に基づいて、前記流量センサにより実測される実流量を推測した仮想流量を演算する演算部と、
を備える、仮想流量演算装置。

【請求項2】

前記実流量および前記仮想流量に基づいて、前記流量センサを診断する診断部を更に備える、請求項１に記載の仮想流量演算装置。

【請求項3】

前記診断部は、前記実流量と前記仮想流量との差分が予め定められた基準を満たさない場合に、アラートを発報する、請求項２に記載の仮想流量演算装置。

【請求項4】

前記演算部は、前記流量センサの動作が正常とみなされる期間における前記実流量および前記仮想流量に基づいて、前記仮想流量を演算するための処理を決定する、請求項１に記載の仮想流量演算装置。

【請求項5】

前記シミュレーションされた結果を記憶するシミュレーション結果記憶部を更に備え、
前記演算部は、前記記憶された結果の少なくとも一部を再利用する、請求項１に記載の仮想流量演算装置。

【請求項6】

前記環境情報または前記物性情報のうちの少なくとも１つの変数を変動させた場合における前記仮想流量の傾向を特定する傾向特定部を更に備える、請求項１に記載の仮想流量演算装置。

【請求項7】

前記傾向に関する情報を、前記流量センサを備えるセンサモジュールへ通知する通知部を更に備える、請求項６に記載の仮想流量演算装置。

【請求項8】

前記流量センサ毎の前記傾向に基づいて、複数の前記流量センサの中から推奨する前記流量センサを決定する推奨部を更に備える、請求項６に記載の仮想流量演算装置。

【請求項9】

前記シミュレーション部は、前記仮想空間上で、応力、流体、電磁場、または、超音波の少なくともいずれかをシミュレーションする、請求項１から８のいずれか一項に記載の仮想流量演算装置。

【請求項10】

前記流量センサは、コリオリ流量計、超音波流量計、電磁流量計、または、渦流量計の少なくともいずれかである、請求項１から８のいずれか一項に記載の仮想流量演算装置。

【請求項11】

クラウドサーバにより提供される、請求項１から８のいずれか一項に記載の仮想流量演算装置。

【請求項12】

コンピュータが、
流量センサが計装される実空間の環境を示す環境情報を記憶することと、
測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶することと、
前記環境情報および前記物性情報を用いて、前記実空間を再現した仮想空間上で前記流体の計測に関連するシミュレーションを実行することと、
前記シミュレーションされた結果に基づいて、前記流量センサにより実測される実流量を推測した仮想流量を演算することと、
を備える、仮想流量演算方法。

【請求項13】

コンピュータにより実行され、前記コンピュータを、
流量センサが計装される実空間の環境を示す環境情報を記憶する環境情報記憶部と、
測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶する物性情報記憶部と、
前記環境情報および前記物性情報を用いて、前記実空間を再現した仮想空間上で前記流体の計測に関連するシミュレーションを実行するシミュレーション部と、
前記シミュレーションされた結果に基づいて、前記流量センサにより実測される実流量を推測した仮想流量を演算する演算部と、
して機能させる、仮想流量演算プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、仮想流量演算装置、仮想流量演算方法、および、仮想流量演算プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、「差圧流量計の計測精度を向上させ、無視できない流量指示値の誤差が実機で発生するリスクを、設計段階で低減させることが可能な流量計設計支援システムを提供する。」と記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０２０－１４４６６２
［特許文献２］ 特開２０１９－１９４４２４
［特許文献３］ 特開２０１２－１３２７９７
［特許文献４］ 特開２００９－０１４７２６

【発明の概要】

【0003】

本発明の第１の態様においては、仮想流量演算装置を提供する。前記仮想流量演算装置は、流量センサが計装される実空間の環境を示す環境情報を記憶する環境情報記憶部と、測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶する物性情報記憶部と、前記環境情報および前記物性情報を用いて、前記実空間を再現した仮想空間上で前記流体の計測に関連するシミュレーションを実行するシミュレーション部と、前記シミュレーションされた結果に基づいて、前記流量センサにより実測される実流量を推測した仮想流量を演算する演算部と、を備える。

【0004】

前記仮想流量演算装置は、前記実流量および前記仮想流量に基づいて、前記流量センサを診断する診断部を更に備えてもよい。

【0005】

前記仮想流量演算装置のいずれかにおいて、前記診断部は、前記実流量と前記仮想流量との差分が予め定められた基準を満たさない場合に、アラートを発報してもよい。

【0006】

前記仮想流量演算装置のいずれかにおいて、前記演算部は、前記流量センサの動作が正常とみなされる期間における前記実流量および前記仮想流量に基づいて、前記仮想流量を演算するための処理を決定してもよい。

【0007】

前記仮想流量演算装置のいずれかは、前記シミュレーションされた結果を記憶するシミュレーション結果記憶部を更に備え、前記演算部は、前記記憶された結果の少なくとも一部を再利用してもよい。

【0008】

前記仮想流量演算装置のいずれかは、前記環境情報または前記物性情報のうちの少なくとも１つの変数を変動させた場合における前記仮想流量の傾向を特定する傾向特定部を更に備えてもよい。

【0009】

前記仮想流量演算装置のいずれかは、前記傾向に関する情報を、前記流量センサを備えるセンサモジュールへ通知する通知部を更に備えてもよい。

【0010】

前記仮想流量演算装置のいずれかは、前記流量センサ毎の前記傾向に基づいて、複数の前記流量センサの中から推奨する前記流量センサを決定する推奨部を更に備えてもよい。

【0011】

前記仮想流量演算装置のいずれかにおいて、前記シミュレーション部は、前記仮想空間上で、応力、流体、電磁場、または、超音波の少なくともいずれかをシミュレーションしてもよい。

【0012】

前記仮想流量演算装置のいずれかにおいて、前記流量センサは、コリオリ流量計、超音波流量計、電磁流量計、または、渦流量計の少なくともいずれかであってもよい。

【0013】

前記仮想流量演算装置のいずれかは、クラウドサーバにより提供されてもよい。

【0014】

本発明の第２の態様においては、仮想流量演算方法を提供する。前記仮想流量演算方法は、コンピュータが、流量センサが計装される実空間の環境を示す環境情報を記憶することと、測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶することと、前記環境情報および前記物性情報を用いて、前記実空間を再現した仮想空間上で前記流体の計測に関連するシミュレーションを実行することと、前記シミュレーションされた結果に基づいて、前記流量センサにより実測される実流量を推測した仮想流量を演算することと、を備える。

【0015】

本発明の第３の態様においては、仮想流量演算プログラムを提供する。前記仮想流量演算プログラムは、コンピュータにより実行され、前記コンピュータを、流量センサが計装される実空間の環境を示す環境情報を記憶する環境情報記憶部と、測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶する物性情報記憶部と、前記環境情報および前記物性情報を用いて、前記実空間を再現した仮想空間上で前記流体の計測に関連するシミュレーションを実行するシミュレーション部と、前記シミュレーションされた結果に基づいて、前記流量センサにより実測される実流量を推測した仮想流量を演算する演算部と、して機能させる。

【0016】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を、センサモジュール１０とともに示す。

【図2】本実施形態に係る仮想流量演算装置１００が実行する仮想流量演算方法のフロー図の一例を示す。

【図3】仮想コリオリ流量計として機能する仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を示す。

【図4】仮想超音波流量計として機能する仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を示す。

【図5】仮想電磁流量計として機能する仮想流量演算装置１００のブロック図一例を示す。

【図6】仮想渦流量計として機能する仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を示す。

【図7】第１の変形例に係る仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を、センサモジュール１０とともに示す。

【図8】第２の変形例に係る仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を、センサモジュール１０とともに示す。

【図9】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ９９００の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0019】

図１は、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を、センサモジュール１０とともに示す。なお、これらブロックは、それぞれ機能的に分離された機能ブロックであって、実際の装置構成とは必ずしも一致していなくてもよい。すなわち、本図において、１つのブロックとして示されているからといって、それが必ずしも１つのデバイスにより構成されていなくてもよい。また、本図において、別々のブロックとして示されているからといって、それらが必ずしも別々のデバイスにより構成されていなくてもよい。これより先のブロック図についても同様である。

【0020】

センサモジュール１０は、設備の様々な箇所に設けられ、測定対象の物理量を測定し、測定データを他の装置へ送信する。このような設備は、例えば、原材料から製品を製造する装置（群）であってよい。一例として、設備は、プラントであってもよい。プラントとしては、化学やバイオ等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等が挙げられる。センサモジュール１０は、流量センサ２０と、処理部３０と、センサ側通信部４０と、を備える。

【0021】

流量センサ２０は、実空間（例えば、プラントの配管等）に計装され、測定対象となる流体（液体、気体、蒸気、粉粒体、または、これらの混相状態）が管路を単位時間あたりに流れる量を測定する計測器である。このような流量センサ２０としては、測定の目的、測定場所、流体の種類、または、流体の状態等の様々な条件に応じて、センシング原理の異なる様々な流量計が挙げられる。一例として、流量センサ２０は、コリオリ流量計、超音波流量計、電磁流量計、または、渦流量計の少なくともいずれかであってよい。

【0022】

コリオリ流量計は、物理現象であるコリオリの力を利用した流量計である。共振周波数で動作するフローチューブの中を流体が通過すると、慣性によりフローチューブにねじれが生じ、フローチューブの流入側と流出側に取り付けられた振動検出センサの検出信号に位相変化が起こる。コリオリ流量計においては、例えばこのような位相変化を検出し、係数を掛け合わせることで流量を出力する。

【0023】

超音波流量計は、超音波の伝搬時間差を利用した流量計である。管路内の流体を斜めに横切って交互に超音波を送受信すると、超音波は流体の流れに逆らうと遅く伝わり、流れに乗ると速く伝わることとなる。超音波流量計においては、例えばこのような２つの超音波の伝搬時間の差を用いて流速を算出し、流量補正係数で面の平均流速に補正した後、管路の断面積を掛け合わせることで流量を出力する。

【0024】

電磁流量計は、ファラデーの電磁誘導を利用した流量計である。電磁石で磁界を作り、磁界中を導電性の流体が通過すると、磁界の向きと流体の流れの向きの両者に垂直な向きに流速に比例した起電力が発生する。電磁流量計においては、例えばこのような起電力の大きさを検出し、管路の断面積を掛け合わせることで流量を出力する。

【0025】

渦流量計は、カルマン渦を利用した流量計である。流れている流体の中に、柱状の障害物（渦発生体）があると、その下流側にカルマン渦が発生する。この際、流体の流速とカルマン渦の渦周波数は比例関係にある。渦流量計においては、例えばこのようなカルマン渦の渦周波数を用いて流速を算出し、管路の断面積を掛け合わせることで流量を出力する。

【0026】

流量センサ２０は、例えばこのような、コリオリ流量計、超音波流量計、電磁流量計、または、渦流量計の少なくともいずれかであってよい。なお、センサモジュール１０は、流量センサ２０とは異なる物理量を測定可能な他のセンサ（図示せず）を更に備えていてもよい。例えば、センサモジュール１０は、圧力計、温度計、粘度計、ｐＨ計、導電率計、または、スラリー濃度計等の他のセンサを更に備えていてもよい。

【0027】

処理部３０は、流量センサ２０、および、他のセンサからの出力信号を信号処理する。処理部３０は、センサからの出力信号を信号処理した測定データをセンサ側通信部４０へ供給してよい。このような測定データは、少なくとも流量センサ２０により実測された実流量を示すデータであってよい。

【0028】

センサ側通信部４０は、通信プロトコルに準じて仮想流量演算装置１００と通信するための通信スタック（データリンク層やアプリケーション層を含む）および通信ドライバ（物理層を含む）を具備する。センサ側通信部４０は、処理部３０から供給された測定データを、ネットワークを介して仮想流量演算装置１００へ送信してよい。

【0029】

一般に、流量センサ２０は、国家標準にトレーサビリティのとれた設備において、基準動作条件の下で校正される。一例として、基準動作条件は、流体＝水、流体温度＝常温±α、周囲温度＝常温±α、上下流の直管長＝十分に長い、といった条件である。このような流量センサ２０が実空間に計装される場合、流体種別、流体温度、周囲温度、または、上下流直管長等の使用条件が校正時の基準動作条件と異なるため、校正値との差分が生じることとなる。

【0030】

当然ながら、流量センサ２０のサプライヤは、このような使用条件の違いを想定して、一定のレベルで使用環境や流体物性による影響を小さくするための設計を行っている。しかしながら、長期間の使用からくる計器の変化や、実流設備の変化があった場合には、実空間に計装された流量センサ２０の出力変動や内部ステータス情報を元に、実流量を推測する必要があった。また、流量センサ２０の健全性としては、最終的には、国家標準にトレーサビリティのとれた設備で再校正を行う必要があった。

【0031】

そこで、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００は、実空間に計装された流量センサ２０の使用環境や流体物性等の使用条件を想定して仮想空間上で流体の計測に関連するシミュレーションを実行し、シミュレーション結果に基づいて上述の実流量を推測する仮想流量を演算する。本実施形態に係る仮想流量演算装置１００は、環境情報記憶部１１０と、物性情報記憶部１２０と、装置側通信部１３０と、シミュレーション部１４０と、演算部１５０と、診断部１６０と、を備える。

【0032】

環境情報記憶部１１０は、流量センサ２０が計装される実空間の環境を示す環境情報を記憶する。例えば、環境情報記憶部１１０は、データベースであってよく、ユーザ入力、各種メモリデバイス、または、ネットワーク等を介して取得された環境情報を、演算部１５０からアクセス可能となるように記憶してよい。

【0033】

物性情報記憶部１２０は、測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶する。例えば、物性情報記憶部１２０は、データベースであってよく、ユーザ入力、各種メモリデバイス、または、ネットワーク等を介して取得された物性情報を、演算部１５０からアクセス可能となるように記憶してよい。

【0034】

装置側通信部１３０は、通信プロトコルに準じてセンサモジュール１０と通信するための通信スタックおよび通信ドライバを具備する。例えば、装置側通信部１３０は、ネットワークを介してセンサモジュール１０と通信し、センサモジュール１０から測定データを取得してよい。上述のとおり、このような測定データは、少なくとも流量センサ２０により実測された実流量を示すデータであってよい。装置側通信部１３０は、取得した測定データを診断部１６０へ供給してよい。

【0035】

シミュレーション部１４０は、環境情報および物性情報を用いて、実空間を再現した仮想空間上で流体の計測に関連するシミュレーションを実行する。例えば、シミュレーション部１４０は、演算部１５０からの指示にしたがって、環境情報記憶部１１０に記憶された環境情報、および、物性情報記憶部１２０に記憶された物性情報を用いて、仮想空間上で流体の計測に関連するシミュレーションを実行してよい。シミュレーション部１４０は、シミュレーション結果を演算部１５０へ供給してよい。

【0036】

演算部１５０は、シミュレーションされた結果に基づいて、流量センサ２０により実測される実流量を推測した仮想流量を演算する。例えば、演算部１５０は、シミュレーション部１４０からシミュレーション結果を取得し、当該シミュレーション結果に基づいて、流量センサ２０により実測される実流量を推測した仮想流量を演算してよい。演算部１５０は、演算した仮想流量を診断部１６０へ通知してよい。

【0037】

診断部１６０は、実流量および仮想流量に基づいて、流量センサ２０を診断する。例えば、診断部１６０は、装置側通信部１３０から供給された測定データが示す実流量と、演算部１５０から通知された仮想流量とを比較して、流量センサ２０を診断してよい。

【0038】

このような機能部を備えた仮想流量演算装置１００は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。このようなコンピュータシステムもまた広義のコンピュータである。また、仮想流量演算装置１００は、コンピュータ内で１または複数実行可能な仮想コンピュータ環境によって実装されてもよい。これに代えて、仮想流量演算装置１００は、仮想流量の演算用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回路によって実現された専用ハードウェアであってもよい。また、インターネットに接続可能な場合、仮想流量演算装置１００は、クラウドコンピューティングにより実現されてもよい。特に、仮想流量演算装置１００は、処理能力やメモリ容量の観点から、クラウドサーバにより提供されると好ましい。

【0039】

また、このようなコンピュータは、仮想流量演算プログラムを格納するメモリと、仮想流量演算プログラムを実行するプロセッサと、を備え、プロセッサが仮想流量演算プログラムを実行することにより、仮想流量演算装置１００としての機能が実装されてもよい。すなわち、コンピュータにより実行され、コンピュータを、流量センサ２０が計装される実空間の環境を示す環境情報を記憶する環境情報記憶部１１０と、測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶する物性情報記憶部１２０と、環境情報および物性情報を用いて、実空間を再現した仮想空間上で流体の計測に関連するシミュレーションを実行するシミュレーション部１４０と、シミュレーションされた結果に基づいて、流量センサ２０により実測される実流量を推測した仮想流量を演算する演算部１５０と、して機能させる、仮想流量演算プログラムが提供されてよい。

【0040】

図２は、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００が実行する仮想流量演算方法のフロー図の一例を示す。仮想流量演算方法における各ステップは、コンピュータが動作主体となって実行されてよい。しかしながら、各ステップにおいて、全体としてコンピュータが動作主体となっていればよく、主たる部分ではない一部の部分をコンピュータ以外が実行する場合が含まれていてもよい。

【0041】

ステップＳ２１０において、コンピュータは、環境情報を記憶する。例えば、環境情報記憶部１１０は、流量センサ２０が計装される実空間の環境を示す環境情報を、演算部１５０からアクセス可能となるように記憶してよい。この際、環境情報記憶部１１０は、一例として、流量センサ２０の外部に取り付けられる配管の情報（直管長、または、上下流側のエルボーの状態等）、取付ガスケットの情報、流体の情報（液種、濃度、混相有無、想定温度、または、想定圧力等）、または、周辺機器の情報等を、環境情報として記憶してよい。なお、このような環境情報の一部、例えば、配管の情報等は、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データや、空撮撮影データ等から抽出されたものであってもよい。

【0042】

ここで、使用環境が経時的に変動する場合は、環境情報記憶部１１０は、流量センサ２０と同様に実空間に計装された圧力計、温度計、粘度計、ｐＨ計、導電率計、または、スラリー濃度計等の他のセンサによる測定データを、環境情報として記憶してもよい。また、環境情報記憶部１１０は、流量センサ２０による測定データ、すなわち、流量センサ２０により実測された実流量それ自体を、環境情報として記憶してもよい。このような場合、環境情報記憶部１１０は、データが経時的に変化することを想定し、測定データを時系列に記憶してよい。

【0043】

ステップＳ２２０において、コンピュータは、物性情報を記憶する。例えば、物性情報記憶部１２０は、測定対象となる流体の物性を示す物性情報を、演算部１５０からアクセス可能となるように記憶してよい。この際、物性情報記憶部１２０は、一例として、測定対象となる流体の温圧特性を含む密度、粘度、導電率、電気抵抗率、誘電率、または、音響特性等の情報を、物性情報として記憶してよい。また、上述の説明では、物性情報記憶部１２０が測定対象となる流体の物性を示す物性情報のみを記憶する場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。物性情報記憶部１２０は、測定対象となる流体以外の、シミュレーションに必要となる様々な物質の物性を示す物性情報をも記憶してよい。この際、物性情報記憶部１２０は、いわゆる理科年表や様々な基礎物性データベースに記載される様々な情報（例えば、金属の抵抗率や機械的物性の温度特性）を、物性情報として記憶してもよい。

【0044】

ステップＳ２３０において、コンピュータは、測定データを取得する。例えば、装置側通信部１３０は、ネットワークを介してセンサモジュール１０から、測定データを取得してよい。上述のとおり、このような測定データは、少なくとも流量センサ２０により実測された実流量を示すデータであってよい。

【0045】

なお、この際、環境情報記憶部１１０は、取得された測定データ（流量センサ２０による測定データや他のセンサによる測定データ）を時系列に追加することによって、ステップＳ２１０において記憶された環境情報を更新してもよい。

【0046】

ステップＳ２４０において、コンピュータは、シミュレーションを実行する。例えば、演算部１５０は、環境情報記憶部１１０にアクセスしてシミュレーションに必要となる環境情報を取得してよい。また、演算部１５０は、物性情報記憶部１２０にアクセスしてシミュレーションに必要となる物性情報を取得してよい。なお、このような物性情報には、上述のとおり、測定対象となる流体の物性を示す情報が含まれていてよく、測定対象となる流体以外の物質の物性を示す情報が含まれていてもよい。そして、演算部１５０は、これら情報をシミュレーション部１４０へ供給し、シミュレーションの実行を指示してよい。これに応じて、シミュレーション部１４０は、環境情報および物性情報を用いて、実空間を再現した仮想空間上、例えば、デジタルツイン上で流体の計測に関連するシミュレーションを実行してよい。

【0047】

一例として、シミュレーション部１４０は、有限要素法（ＦＥＭ：Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）、または、有限差分法（ＦＤＭ：Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ）等の既知の数値解析手法を用いてシミュレーションを実行してよい。この際、シミュレーション部１４０は、仮想空間上で、応力、流体、電磁場、または、超音波の少なくともいずれかをシミュレーションしてよい。

【0048】

シミュレーション部１４０は、例えば、応力シミュレーションにおいて、ポンプなどの振動源から配管を伝わって流量センサ２０へ印加される振動状態をシミュレーションしてよい。また、シミュレーション部１４０は、圧力計やレベル計等の情報をもとに、流量センサ２０へ印加される流体圧力をシミュレーションしてよい。また、シミュレーション部１４０は、配管間のボルト締結やスタンション等による配管への応力分布をシミュレーションしてよい。

【0049】

また、シミュレーション部１４０は、例えば、流体シミュレーションにおいて、ポンプの揚程、流体、および、配管系の全体からくる圧損等の基礎情報を入力し、実空間で使用される流量計部分の流速をシミュレーションしてよい。この場合、フルモデルで流体シミュレーションを実行することにより、実流量と仮想流量との直接比較が可能となる。ここでのメリットは、流速および流体粘度により変化する流量計断面の流速分布を知ることができることである。コリオリ流量計、超音波流量計、電磁流量計、および、渦流量計では流速分布の影響を受け易いが、その出力が流速分布に依拠するものかを推定することが可能となる。一方で、プラント等の設備全体の配管を想定した流体シミュレーションが演算装置のパフォーマンス上で困難な場合は、シミュレーション部１４０は、一部の要素を省略してシミュレーションを実行してもよい。この場合、実流量と仮想流量とのズレが発生することもある。したがって、そのような場合には、シミュレーション部１４０は、プラント等で使用される制御システム上のＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御で設定されるセットポイント流量を初期値としてもよいし、正常動作とみなされる期間における実流量値を初期値としてもよい。シミュレーション部１４０は、部分的に流体シミュレーションを実行することにより、演算負荷を下げることが可能となるが、この場合、正常動作状態とみなされる仮想流量の値および実流量の値からの差分を見ていくこととなる。

【0050】

また、シミュレーション部１４０は、例えば、電磁場シミュレーションにおいて、流量センサ２０内に備えられた２つのコイルの印加電流値を初期値として与え、管路の断面における磁束密度分布をシミュレーションしてよい。

【0051】

また、シミュレーション部１４０は、例えば、超音波伝搬シミュレーションにおいて、流体物性、プラント配管のパラメータ、環境温度から、超音波伝搬時間や超音波信号の減衰などをシミュレーションしてよい。

【0052】

このように、シミュレーション部１４０は、仮想空間上で、応力、流体、電磁場、または、超音波の少なくともいずれか、好ましくは、これらの組み合わせをシミュレーションしてよい。

【0053】

ステップＳ２５０において、コンピュータは、仮想流量を演算する。例えば、演算部１５０は、ステップＳ２４０においてシミュレーションされた結果に基づいて、流量センサ２０により実測される実流量を推測した仮想流量を演算してよい。一般に、配管条件や流体条件等により、流速分布や流体物性（流体の圧力、密度、および、粘度等）が変化する。しかしながら、演算部１５０によれば、環境情報および物性情報を用いたシミュレーション結果に基づいて仮想流量を演算する。これにより、演算部１５０は、実際の使用環境や流体物性を計算に反映させて、実流量をより正確に推測した仮想流量を演算することができる。具体的な仮想流量の演算については、流量計のセンシング原理ごとに詳細を後述する。

【0054】

なお、演算部１５０は、流量センサ２０の動作が正常とみなされる期間における実流量および仮想流量に基づいて、仮想流量を演算するための処理を決定してもよい。より詳細には、演算部１５０は、流量センサ２０の実空間への計装時に動作が正常とみなされる期間において演算された仮想流量と、実流量との間に差分がある場合に、差分に応じた比率を補正値として演算された仮想流量に掛けて、仮想流量の初期結果とみなしてよい。これにより、例えば、流量センサ２０が経年的に誤差を含んでしまう場合であっても、流量センサ２０を実空間に取り付けた直後等の経年的な誤差を含まない初期の段階において仮想流量の演算結果を実流量に合わせこむことで、正しい流量（経年的な誤差を含まない実流量により近い流量）の初期値で仮想流量計を値付けすることができる。また、演算部１５０は、仮想流量の演算条件を追加する（例えば、周囲温度を実空間の測定データを使ったり、シミュレーションの収束値設定をより小さい値に設定したりする）ことで、繰り返し計算により仮想流量を実流量に近づけてもよい。また、流体シミュレーションの結果に基づいて仮想流量を演算する場合、演算部１５０は、実流量で流体シミュレーションした結果に基づいて仮想流量を演算し、より実流量に近い値を用いた流体シミュレーションにより仮想流量を演算する手順を繰り返すことによって、さらに実流量に近い仮想流量を演算してもよい。

【0055】

ステップＳ２６０において、コンピュータは、実流量と仮想流量とを比較する。例えば、診断部１６０は、ステップＳ２３０において取得された測定データが示す実流量と、ステップＳ２５０において演算された仮想流量とを比較してよい。

【0056】

ステップＳ２７０において、コンピュータは、差分が基準を満たすか否か判定する。例えば、診断部１６０は、ステップＳ２６０において比較した結果、実流量と仮想流量との差分が予め定められた基準を満たすか否か判定してよい。差分が基準を満たす（Ｙｅｓ）と判定された（例えば、差分が閾値未満である）場合、仮想流量演算装置１００は、処理をステップＳ２３０へ戻してフローを継続してよい。一方、差分が基準を満たさない（Ｎｏ）と判定された（例えば、差分が閾値以上である）場合、仮想流量演算装置１００は、処理をステップＳ２８０へ進めてよい。

【0057】

ステップＳ２８０において、コンピュータは、アラートを発報する。例えば、診断部１６０は、差分が基準を満たさない旨をモニタに表示出力してもよいし、音声出力してもよいし、印字出力してもよいし、信号送信出力してもよい。診断部１６０は、例えばこのようにして、実流量と仮想流量との差分が予め定められた基準を満たさない場合に、アラートを発報してもよい。これにより、診断部１６０は、実流量および仮想流量に基づいて、流量センサ２０を診断することができる。

【0058】

そして、仮想流量演算装置１００は、本フローを終了する。なお、仮想流量演算装置１００は、これらの演算及び診断を動的に行うことができる。例えば、仮想流量演算装置１００は、実流量の測定周期の複数倍の周期で、連続的に仮想流量の演算と流量センサ２０の診断を行ってもよい。また、仮想流量演算装置１００は、ユーザにより指定されるタイミング（例えば、１時間毎、１日毎、または、運転開始等のイベントに依拠するタイミング等）で、仮想流量の演算と流量センサ２０の診断を行ってもよい。また、仮想流量演算装置１００は、実流量の変動がユーザもしくはシステムにより指定された値（例えば、測定スパンの５％）となったタイミングや、環境情報や物性情報に入力される条件が変更されたタイミング、もしくは、その変化がユーザもしくはシステムにより指定された値（例えば、５％）を超えたタイミングで、仮想流量の演算と流量センサ２０の診断を行ってもよい。

【0059】

本フローを用いて説明したように、コンピュータが、流量センサ２０が計装される実空間の環境を示す環境情報を記憶することと、測定対象となる流体の物性を示す物性情報を記憶することと、環境情報および物性情報を用いて、実空間を再現した仮想空間上で流体の計測に関連するシミュレーションを実行することと、シミュレーションされた結果に基づいて、流量センサ２０により実測される実流量を推測した仮想流量を演算することと、を備える、仮想流量演算方法が提供されてよい。これより、具体的な仮想流量の演算について、流量計のタイプごとに詳細に説明する。

【0060】

図３は、仮想コリオリ流量計として機能する仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を示す。仮想流量演算装置１００は、仮想コリオリ流量計として機能してもよい。仮想コリオリ流量計として機能する場合、シミュレーション部１４０は、例えば、流体シミュレーション部１４１と、応力シミュレーション部１４２と、電磁場シミュレーション部１４３とを含んでよい。そして、仮想流量演算装置１００は、例えば、流体シミュレーション部１４１と応力シミュレーション部１４２と電磁場シミュレーション部１４３とを用いて、実空間で使用されるコリオリ流量計の出力値を推測してよい。

【0061】

より詳細には、フローチューブ形状や振動検出センサの位置など、構造的な特徴量の関数である係数をＳＫ、フローチューブの上流側と下流側に発生する振動の位相差から計算される位相時間差をτとすると、演算部１５０は、仮想流量Ｑを、次式により演算してよい。すなわち、演算部１５０は、仮想流量Ｑを、係数ＳＫと位相時間差τとの積により演算してよい。ここで、位相時間差τは、振動検出センサに生じる位相差φを発振器の励振振動数ｆｒで除したものである。したがって、仮想流量Ｑは、係数ＳＫと位相差φとの積を励振振動数ｆｒで除したものとして表すこともできる。

【数1】

【0062】

この際、係数ＳＫに関連して、シミュレーション部１４０は、応力シミュレーション部１４２を用いて応力シミュレーションを実行してよい。一例として、応力シミュレーション部１４２は、フローチューブ・発振器・振動検出センサの常温常圧下での３Ｄモデル、および、実空間の計器から得た温度・圧力を入力として、仮想コリオリ流量計のフローチューブ形状を出力してよい。さらに、応力シミュレーション部１４２は、同フローチューブ形状および同条件下のヤング率を入力として、係数ＳＫを算出するのに必要なフローチューブの共振周波数や慣性モーメントを出力してよい。

【0063】

そして、演算部１５０は、このようにフローチューブに加わる温度・圧力、および、フローチューブの振動の動力である発振器の励振力を加味した応力シミュレーションの結果から、固有角振動数等の特徴量を算出し、予め導出しておいた特徴量を変数とする関数に、算出された特徴量を代入することで、係数ＳＫを算出してよい。

【0064】

また、位相時間差τに関連して、シミュレーション部１４０は、流体シミュレーション部１４１・応力シミュレーション部１４２・及び電磁場シミュレーション部１４３を用いて連成シミュレーションを実行してよい。そして、演算部１５０は、連成シミュレーションの結果から振動検出センサに生じる位相差φを算出し、これを発振器の励振振動数ｆｒで除することで、位相時間差τを算出してよい。

【0065】

図４は、仮想超音波流量計として機能する仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を示す。仮想流量演算装置１００は、仮想超音波流量計として機能してもよい。仮想超音波流量計として機能する場合、シミュレーション部１４０は、例えば、流体シミュレーション部１４１と、超音波伝搬シミュレーション部１４４とを含んでよい。そして、仮想流量演算装置１００は、例えば、流体シミュレーション部１４１と超音波伝搬シミュレーション部１４４とを用いて、実空間で使用される超音波流量計の出力値を推測してよい。

【0066】

より詳細には、測定管軸と超音波伝搬軸との角度をθ、超音波が伝搬する距離をＬ、上流側から下流側へ超音波が伝搬する伝搬時間をｔ１、下流側から上流側へ超音波が伝搬する伝搬時間をｔ２とすると、演算部１５０は、流速ｖを、次式により算出してよい。すなわち、演算部１５０は、流速ｖを、伝搬時間の逆数差（周波数差）の関数を用いて算出してよい。

【数2】

【0067】

そして、流量補正係数をｋ、管路の断面積をＡとすると、演算部１５０は、仮想流量Ｑを、次式により演算してよい。すなわち、演算部１５０は、流速ｖを流量補正係数ｋで流体が流れる断面の平均流速に補正した後、管路の断面積Ａを掛け合わせることで仮想流量を演算してよい。

【数3】

【0068】

この際、伝搬時間ｔ１およびｔ２に関連して、シミュレーション部１４０は、流体シミュレーション部１４１を用いて流体シミュレーションを実行してよい。一例として、流体シミュレーション部１４１は、上下流直管長、上下流エルボー、および、流体粘度等を加味して、測定管内における３次元の流速分布を計算してよい。この際、必要により実空間に計装された流量センサ２０の実流量（流速）出力値が使用されてもよい。

【0069】

また、シミュレーション部１４０は、超音波伝搬シミュレーション部１４４を用いて超音波伝搬シミュレーションを実行してよい。一例として、超音波伝搬シミュレーション部１４４は、圧電素子から放射される超音波について、流量ゼロのときの上下流センサ取付位置における上流から下流方向及び下流から上流方向の伝搬時間を計算してよい。そして、超音波伝搬シミュレーション部１４４は、配管肉厚やスケール等の配管パラメータや温度（環境温度、流体温度）を考慮して伝搬時間を計算することで、超音波の伝搬をシミュレーションしてよい。

【0070】

そして、演算部１５０は、測定管内の３次元流速分布と超音波伝搬のシミュレーション結果に基づく伝搬時間による連成解析により、上流側から下流側への伝搬時間ｔ１と下流側から上流側への伝搬時間ｔ２を算出してよい。連成解析によって、超音波伝搬シミュレーションで計算された伝搬時間に、流体シミュレーションで計算された３次元流速分布を組合せた伝搬時間ｔ１とｔ２を算出できる。

【0071】

図５は、仮想電磁流量計として機能する仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を示す。仮想流量演算装置１００は、仮想電磁流量計として機能してもよい。仮想電磁流量計として機能する場合、シミュレーション部１４０は、例えば、流体シミュレーション部１４１と、電磁場シミュレーション部１４３とを含んでよい。そして、仮想流量演算装置１００は、例えば、流体シミュレーション部１４１と電磁場シミュレーション部１４３とを用いて、実空間で使用される電磁流量計の出力値を推測してよい。

【0072】

より詳細には、演算部１５０は、電極に発生する起電力ｅを次式により演算してよい。すなわち、演算部１５０は、重み関数ｗと、磁束密度Ｂと、流速ｖとを掛け合わせて積分することで起電力ｅを算出してよい。

【数4】

【0073】

そして、演算部１５０は、仮想流量Ｑを次式により演算してよい。すなわち、演算部１５０は、算出された起電力ｅ、配管内径Ｄ、および、定数Ｋを用いて、仮想流量Ｑを演算してよい。

【数5】

【0074】

ここで、磁束密度Ｂに関連して、シミュレーション部１４０は、電磁場シミュレーション部１４３を用いて電磁場シミュレーションを実行してよい。一例として、電磁場シミュレーション部１４３は、電磁流量計のコイルおよび磁性材料の寸法と磁性材料物性値を入力して、測定管内の磁束密度分布を計算してよい。この際、磁束密度については、実際に測定した測定管内の磁束密度分布をデータベースとして持っておいてもよい。他社製品のコイル、磁性材料の寸法または磁性材料物性値の少なくともいずれかの他社製品等設計情報が無い場合には、この方法により対応が可能となる。

【0075】

また、流速ｖに関連して、シミュレーション部１４０は、流体シミュレーション部１４１を用いて流体シミュレーションを実行してよい。一例として、流体シミュレーション部１４１は、上下流直管長、上下流エルボー、および、流体粘度等を加味して、測定管路の断面での流速分布を計算してよい。この際、必要により実空間に計装された流量センサ２０の実流量（流速）出力値が使用されてもよい。

【0076】

なお、重み関数ｗについては、測定管路内の各点で発生する電界（磁束密度×流速）と電極間の距離の関数であり、例えば、ＪＩＳ Ｂ ７５５４に記載される重み関数や、電極形状や配置位置に基づいた重み関数が用いられてよい。

【0077】

そして、演算部１５０は、測定管路内の各点で発生する電界（磁束密度Ｂ×流速ｖ）に、重み関数ｗを掛けて、積分することで電極に発生する起電力ｅを算出してよい。この際、材料物性等はある一定幅を持っているケースがあるため、計算した起電力ｅに対して、一定の係数を掛け算することもある。

【0078】

図６は、仮想渦流量計として機能する仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を示す。仮想流量演算装置１００は、仮想渦流量計として機能してもよい。仮想渦流量計として機能する場合、シミュレーション部１４０は、例えば、流体シミュレーション部１４１を含んでよい。そして、仮想流量演算装置１００は、例えば、流体シミュレーション部１４１を用いて、実空間で使用される渦流量計の出力値を推測してよい。

【0079】

より詳細には、演算部１５０は、仮想流量Ｑを次式により演算してよい。すなわち、演算部１５０は、渦周波数ｆに管路断面積Ａと渦発生体の幅ｄをかけてストローハル数Ｓｔで割ることで仮想流量Ｑを演算してよい。なお、ストローハル数Ｓｔは渦発生体の形状、寸法によって決定される無次元数である。

【数6】

【0080】

ここで、渦周波数ｆに関連して、シミュレーション部１４０は、流体シミュレーション部１４１を用いて流体シミュレーションを実行してよい。一例として、流体シミュレーション部１４１は、流体の物性値、渦棒の形状、および、配管の状況（直管長や段差等）を入力して、測定管路内の渦発生の様子をシミュレートしてよい。この際、必要により実空間に計装された流量センサ２０の実流量（流速）出力値が使用されてもよい。

【0081】

また、シミュレーション部１４０は、流体シミュレーション部１４１を用いて測定管路内の圧力分布、温度分布を計算してよい。そして、演算部１５０は、例えば特に測定流体が気体の場合、測定管路内の算出した圧力および温度の分布に対して、仮想流量Ｑを補正してよい。

【0082】

本実施形態に係る仮想流量演算装置１００は、例えばこのようにして、仮想コリオリ流量計、仮想超音波流量計、仮想電磁流量計、または、仮想渦流量計の少なくともいずれかとして機能することができる。

【0083】

従来の技術では、ユーザの使用環境における流量計部の流れおよび配管振動等の外部環境因子を想定しておらず、また、リアルタイムで流量計出力をシミュレートしていなかった。また、流量測定においては、使用環境によって測定管内の流速分布の影響が変わり、混相状態によって流体物性自体も変わり、これらは測定精度に影響を与える。しかしながら、これらを考慮して流量計出力の実流量を推定することは、極めて困難であった。

【0084】

これに対して、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００は、実空間に計装された流量センサ２０の使用環境や流体物性等の使用条件を想定して仮想空間上で流体の計測に関連するシミュレーションを実行し、シミュレーション結果に基づいて仮想流量を演算する。これにより、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００によれば、ユーザの実使用環境や流体物性等の使用状況に則して流量センサ２０により実測される実流量を高精度に推測することができる。したがって、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００によれば、実空間に計装されて使用条件の影響を受ける流量センサ２０の流量測定の運転をサポートし、ひいては、計装システムの安定操業に繋げることができる。

【0085】

また、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００は、実流量および仮想流量に基づいて、流量センサ２０を診断してもよい。この際、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００は、実流量と仮想流量との差分が基準を満たさない場合に、アラートを発報してもよい。これにより、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００によれば、演算した仮想流量が実流量に照らして意図した値となっているかに応じて、流量センサ２０自体が正しく機能しているか、または、流量センサ２０が正しく計装されているかを診断し、異常が疑われる（想定外のことが流量センサ２０に起こっている可能性がある）場合に、ユーザへその旨を知らしめることができる。

【0086】

また、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００は、流量センサ２０の動作が正常とみなされる期間における実流量および仮想流量に基づいて、演算部１５０での処理を決定してもよい。これにより、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００によれば、演算される仮想流量が正常期間における実流量に近づくように、演算処理のアルゴリズムを学習することができる。

【0087】

また、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００は、仮想空間上で実行された応力シミュレーション、流体シミュレーション、電磁場シミュレーション、または、超音波シミュレーションの少なくともいずれか、好ましくは、これらの組み合わせからなる連成シミュレーションの結果に基づいて、仮想コリオリ流量計、仮想超音波流量計、仮想電磁流量計、または、仮想渦流量計の少なくともいずれかとして機能する。これにより、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００によれば、様々なシミュレーション結果に基づいて仮想流量を演算するので、流量計のセンシング原理に則した仮想流量を高精度に演算することができる。

【0088】

ここで、使用環境や混相状態による影響を考慮して流量計出力を推定するには、高速の演算ユニットおよび大容量のメモリを必要とするが、これらを流量計内部に設けることは極めて困難であった。これに対して、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００は、クラウドサーバにより提供されてもよい。これにより、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００によれば、実空間における流量計に搭載されるプロセッサの処理能力、メモリ容量、および、消費電力等の制約を取り除くことが可能となる。したがって、本実施形態に係る仮想流量演算装置１００によれば、データ量や演算の自由度が増すことで、流量計の様々な計装条件を取り込んだ流量出力を得ることが可能となる。

【0089】

図７は、第１の変形例に係る仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を、センサモジュール１０とともに示す。上述の実施形態においては、仮想流量演算装置１００が、仮想流量を演算する際に、都度シミュレーションを実行する場合を一例として示した。しかしながら、本変形例においては、仮想流量演算装置１００は、シミュレーション結果の少なくとも一部を再利用する。

【0090】

本変形例に係る仮想流量演算装置１００は、シミュレーション結果記憶部７１０を更に備える。本変形例において、シミュレーション部１４０は、シミュレーションした結果を演算部１５０に加えて、シミュレーション結果記憶部７１０へ供給する。

【0091】

シミュレーション結果記憶部７１０は、シミュレーションされた結果を記憶する。例えば、シミュレーション結果記憶部７１０は、データベースであってよく、シミュレーション部１４０によりシミュレーションされた結果を、演算部１５０からアクセス可能となるように記憶してよい。

【0092】

演算部１５０は、シミュレーション結果記憶部７１０にアクセスして記憶された結果を取得してよい。そして、演算部１５０は、仮想流量を演算するにあたって、記憶された結果の少なくとも一部を再利用してよい。

【0093】

本変形例に係る仮想流量演算装置１００は、過去に実行されたシミュレーション結果を記憶し、当該シミュレーション結果の少なくとも一部を再利用してよい。これにより、本変形例に係る仮想流量演算装置１００によれば、一度、計算した結果を保管するので、既に実行した条件での再シミュレーションが不要となるため計算の負荷を軽減させることができるとともに、学習演算モジュール（ＡＩ分析）による複数条件を加味した分析が可能となる。また、本変形例に係る仮想流量演算装置１００によれば、応力、流体、電磁場、および、超音波伝搬シミュレーションを含むフルモデルのシミュレーションを必ずしもリアルタイムに都度実施する必要が無く、予め種々条件のシミュレーション結果を記憶しておき、記憶された結果から回帰的にシミュレーション結果を得ることで、実時間で実行する演算量を大幅に削減することができる。

【0094】

図８は、第２の変形例に係る仮想流量演算装置１００のブロック図の一例を、センサモジュール１０とともに示す。上述の実施形態においては、仮想流量演算装置１００が、仮想流量に基づいて流量センサ２０を診断する場合を一例として示した。しかしながら、本変形例においては、仮想流量演算装置１００は、仮想流量の変動傾向を特定する。

【0095】

本変形例に係る仮想流量演算装置１００は、傾向特定部８１０と、通知部８２０と、推奨部８３０と、を更に備える。

【0096】

例えば、演算部１５０は、環境情報または物性情報のうちの少なくとも１つの変数を変動させた場合における仮想流量をそれぞれ演算してよい。一例として、演算部１５０は、流体温度を±１０℃の範囲で変動させた場合における仮想流量をそれぞれ演算してよい。演算部１５０は、このようにして異なる条件で演算した仮想流量を、仮想流量を演算した際の条件とともに、傾向特定部８１０へ供給してよい。

【0097】

傾向特定部８１０は、演算部１５０から供給された情報に基づき、変動させた変数（例えば、流体温度）と仮想流量との傾向を得ることができる。傾向特定部８１０は、例えばこのようにして、環境情報または物性情報のうちの少なくとも１つの変数を変動させた場合における仮想流量の傾向を特定することができる。

【0098】

ここで、環境情報または物性情報の中には、仮想流量に対して不感の変数もあれば、一定の傾向（例えば、単調増加、単調減少、または、関数による傾向等）を持つ変数も存在する。一定の傾向を持つ変数が発見された場合、傾向特定部８１０は、当該傾向に関する情報を通知部８２０へ供給してよい。この際、傾向特定部８１０は、例えば、変数と仮想流量との散布図のデータを様々な種類に近似（例えば、線形近似、指数近似、対数近似、多項式近似、および、累乗近似等）した複数の曲線を導出し、散布図のデータと各曲線との相関係数の二乗（１に近いほど相関が強く、０に近いほど相関が弱い）が最も大きい曲線を近似曲線として選択してもよい。また、傾向特定部８１０は、選択した近似曲線を数式化し、当該数式から補正関数を算出してもよい。傾向特定部８１０は、例えばこのような近似曲線や補正関数を示す情報を、傾向に関する情報として通知部８２０へ供給してもよい。

【0099】

そして、通知部８２０は、当該傾向に関する情報を、装置側通信部１３０を介してセンサモジュール１０へ通知してよい。通知部８２０は、例えばこのようにして、傾向に関する情報を、流量センサ２０を備えるセンサモジュール１０へ通知することができる。

【0100】

したがって、本変形例において、センサモジュール１０は、傾向特性記憶部５０を更に備えてよい。傾向特性記憶部５０は、仮想流量演算装置１００から通知された傾向に関する情報を傾向特性として記憶してよい。そして、処理部３０は、傾向特性記憶部５０に記憶された傾向特性に基づいて、センサからの出力信号を信号処理してもよい。一例として、処理部３０は、センサからの出力信号を、傾向特性記憶部５０に記憶された補正関数を用いて補正処理してもよい。

【0101】

なお、仮想流量を演算する対象となる流量センサ２０が複数存在する場合、傾向特定部８１０は、少なくとも１つの変数を変動させた場合における仮想流量の傾向を、流量センサ２０毎に特定することもできる。なお、このような複数の流量センサ２０は、サプライヤ、または、センシング原理の少なくともいずれかが互いに異なるものでもあってもよい。このような場合、傾向特定部８１０は、流量センサ２０毎に特定したそれぞれの傾向に関する情報を推奨部８３０へ供給してよい。

【0102】

そして、推奨部８３０は、流量センサ２０毎の傾向に基づいて、複数の流量センサ２０の中から推奨する流量センサ２０を決定してよい。例えば、推奨部８３０は、選定した１つまたは複数の変数（例えば、温度、粘度、または、レイノルズ数等）に対する仮想流量の変動の大きさを複数の流量センサ２０間で比較し、変動の最も小さな流量センサ２０を、推奨する流量センサ２０として決定してよい。本変形例に係る仮想流量演算装置１００は、例えばこのようにして、様々なサプライヤによる様々なタイプの複数の流量センサ２０の変動特性を比較して、使用環境において最適な流量センサ２０をユーザに推奨することができる。

【0103】

本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

【0104】

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

【0105】

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

【0106】

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

【0107】

図９は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ９９００の例を示す。コンピュータ９９００にインストールされたプログラムは、コンピュータ９９００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ９９００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ９９００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ９９１２によって実行されてよい。

【0108】

本実施形態によるコンピュータ９９００は、ＣＰＵ９９１２、ＲＡＭ９９１４、グラフィックコントローラ９９１６、およびディスプレイデバイス９９１８を含み、それらはホストコントローラ９９１０によって相互に接続されている。コンピュータ９９００はまた、通信インターフェイス９９２２、ハードディスクドライブ９９２４、ＤＶＤドライブ９９２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ９９２０を介してホストコントローラ９９１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ９９３０およびキーボード９９４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ９９４０を介して入／出力コントローラ９９２０に接続されている。

【0109】

ＣＰＵ９９１２は、ＲＯＭ９９３０およびＲＡＭ９９１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ９９１６は、ＲＡＭ９９１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ９９１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス９９１８上に表示されるようにする。

【0110】

通信インターフェイス９９２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ９９２４は、コンピュータ９９００内のＣＰＵ９９１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤドライブ９９２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ９９０１から読み取り、ハードディスクドライブ９９２４にＲＡＭ９９１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

【0111】

ＲＯＭ９９３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ９９００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ９９００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ９９４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ９９２０に接続してよい。

【0112】

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ９９０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ９９２４、ＲＡＭ９９１４、またはＲＯＭ９９３０にインストールされ、ＣＰＵ９９１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ９９００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ９９００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

【0113】

例えば、通信がコンピュータ９９００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ９９１２は、ＲＡＭ９９１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス９９２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス９９２２は、ＣＰＵ９９１２の制御下、ＲＡＭ９９１４、ハードディスクドライブ９９２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ９９０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

【0114】

また、ＣＰＵ９９１２は、ハードディスクドライブ９９２４、ＤＶＤドライブ９９２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ９９０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ９９１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ９９１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ９９１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

【0115】

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ９９１２は、ＲＡＭ９９１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ９９１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ９９１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ９９１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

【0116】

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ９９００上またはコンピュータ９９００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ９９００に提供する。

【0117】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0118】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0119】

１０ センサモジュール
２０ 流量センサ
３０ 処理部
４０ センサ側通信部
５０ 傾向特性記憶部
１００ 仮想流量演算装置
１１０ 環境情報記憶部
１２０ 物性情報記憶部
１３０ 装置側通信部
１４０ シミュレーション部
１４１ 流体シミュレーション部
１４２ 応力シミュレーション部
１４３ 電磁場シミュレーション部
１４４ 超音波伝搬シミュレーション部
１５０ 演算部
１６０ 診断部
７１０ シミュレーション結果記憶部
８１０ 傾向特定部
８２０ 通知部
８３０ 推奨部
９９００ コンピュータ
９９０１ ＤＶＤ－ＲＯＭ
９９１０ ホストコントローラ
９９１２ ＣＰＵ
９９１４ ＲＡＭ
９９１６ グラフィックコントローラ
９９１８ ディスプレイデバイス
９９２０ 入／出力コントローラ
９９２２ 通信インターフェイス
９９２４ ハードディスクドライブ
９９２６ ＤＶＤドライブ
９９３０ ＲＯＭ
９９４０ 入／出力チップ
９９４２ キーボード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】