燃气泄漏自动切断阀（一种物联网气表检测燃气泄漏自动关闭电磁阀系统）
燃气泄漏自动切断阀（一种物联网气表检测燃气泄漏自动关闭电磁阀系统）在此基础上加装一个功能，漏气自动关闭表内电磁阀功能。其原理是在物联网燃气表具检测燃气泄漏后，自动关闭燃气表具内部电磁阀系统，属于燃气报警器检测领域，在物联网燃气表具的基础功能上，加装一个测温元件功能，通过相互论证的原理，使用温度测量的方法来监控、验证用户是否在使用燃气。如果用户未使用燃气，燃气灶、热水器就不会产生温度，而燃气表具芯片又监控到有气流经过燃气表具，则判定为有燃气泄漏现象，表具预防漏气泄漏的系统，会自动关闭表具内电磁阀，把关阀信息推送给燃气公司后台软件和用户手机的功能。摘 要：用户端燃气泄漏一直是燃气事故高发的根本原因，为保障人民生命财产安全，2021年9月1日正式实施的新《安全生产法》第三十六条规定“餐饮等行业的生产经营单位使用燃气的，应安装可燃气体报警装置，并保障其正常使用。”以可燃气体检测报警实现泄漏提示与防控，已成为基本要求。为实现“零死亡事故”的新安全管理目标，本实用新
罗科 燃气人 2022-05-27 23:19 发表于北京
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一种物联网气表检测燃气泄漏自动关闭电磁阀系统
（罗 科 四川博能燃气公司 成都）
摘 要：用户端燃气泄漏一直是燃气事故高发的根本原因，为保障人民生命财产安全，2021年9月1日正式实施的新《安全生产法》第三十六条规定“餐饮等行业的生产经营单位使用燃气的，应安装可燃气体报警装置，并保障其正常使用。”以可燃气体检测报警实现泄漏提示与防控，已成为基本要求。为实现“零死亡事故”的新安全管理目标，本实用新型方案是将一种新型红外线报警器与物联网智能燃气表联动，通过红外线报警器对准用气设备进行检测，实现在燃气微小泄漏、大量泄漏等各种泄漏情况下有效感知、联锁动作，切实起到“非用气”切断的本质安全。
在此基础上加装一个功能，漏气自动关闭表内电磁阀功能。其原理是在物联网燃气表具检测燃气泄漏后，自动关闭燃气表具内部电磁阀系统，属于燃气报警器检测领域，在物联网燃气表具的基础功能上，加装一个测温元件功能，通过相互论证的原理，使用温度测量的方法来监控、验证用户是否在使用燃气。如果用户未使用燃气，燃气灶、热水器就不会产生温度，而燃气表具芯片又监控到有气流经过燃气表具，则判定为有燃气泄漏现象，表具预防漏气泄漏的系统，会自动关闭表具内电磁阀，把关阀信息推送给燃气公司后台软件和用户手机的功能。
关键词：用户端燃气安全；红外报警器；物联网智能燃气表；燃气泄漏
目前，物联网智能燃气表已被各大燃气公司普遍推广使用，其实现强制关阀功能，主要依靠燃气表内部的控制芯片MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(SingleChip Microcomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
通讯模组，由中国移动、中国联通通讯运营商所提供的GPRS物联网通讯服务作为载体进行燃气表数据传输的一种新型的智能燃气表。所述控制器主板包括MCU主控制模块，与NB-IOT通信模块连接。
本实用新型方案不破坏现在NB-IOT燃气表的任何功能，只是在现有的NB-IOT燃气表主控制芯片MCU上增加一个红外测温模块功能，实现燃气泄漏报警关闭燃气表电磁阀功能。
一、居民用气安全现状
随着燃气用户规模不断增加，燃气爆炸事故数量也常年居高不下，分析事故原因，大致有四个方面：
1. 户内管道各阀门、各管道接口连接处，受安装应力、环境腐蚀、厨房潮湿环境影响，易发生阀门阀芯锈蚀以及各接口生料带、填充料自然老化、密封圈老化等因素发生微漏现象，以至于难于察觉；
2. 存在冬季用户习惯性关闭门窗不通风等不可控因素影响，燃气泄漏后不难以挥发到室外，易聚集到爆炸极限范围；
3. 燃气企业户内安全检查缺乏有效监管和督查，更多依靠安检人员安全隐患识别能力和责任心，客观存在安检工作不能百分百入户等多种不可控因素；
4. 部分居民家中使用天然气以老年人口为主，用气频率更高，安全意识薄弱，对户内软管、燃气灶、热水器超期使用问题，抱着侥幸的心理，能使用就不更换，及燃气设施与电气设备等安全间距不符合规范、打扫厨房卫生挪动燃气灶等不可控因素风险多。
二、当前防泄漏主要措施
燃气的安全性一直是使用者和供气者最关心的问题，据相关媒体统计报道，在燃气事故中，因室内燃气泄漏引发的爆炸事故，占一定的比例，具体体现在燃气管道各连接件或使用燃气的灶具、热水器内部连接部件，如软管老化、脱落、接口泄漏等用户使用不当造成的漏气，很难在第一时间发现，留下了安全隐患。泄漏是一切事故的根本原因，因而泄漏的防控、有效防控成为直接控制事故的最有效方案。
目前检测、预防燃气泄漏的产品方案，有燃气泄漏探测器，连接有声光报警系统以及电磁阀切断系统；燃气自闭阀系统；物联网燃气表具因流量过大异常自动关阀系统、红外热成像防火监控器，AI燃气安全阀，VR家庭燃气泄漏处置体验平台，光学成像分析甲烷等。
燃气泄漏报警器通过传感器探测周围环境中的可燃气体，通过采样电路，将探测的信号用模拟量或数字量传递给控制器（控制电路），当可燃气体浓度超过控制器（控制电路）中设定的参数值时，控制器（控制电路）通过执行器（执行电路）发出报警信号或执行关闭燃气阀门等动作。这些传感器是通过对周围环境中的可燃气体的吸附，在传感器表面产生化学反应或电化学反应，造成传感器的电物理特性的改变。[1]
燃气自闭阀安装在低压燃气管道上，燃气自闭阀是在供气异常情况下自动关闭燃气的一种安全装置，是燃气管路上的自动保护装置。自闭阀在管线停气（管道前端气压低情况）或是压力过大时（压力过大指调压设备故障导致中压串入低压管道），软管意外脱落（超流量），不需要用电或其他外部动力，就可以自动关闭，切断燃气。[2]
三、防泄漏产品优劣分析
市场上检测、预防燃气泄漏的产品，由于各生产厂家的产品性能不同，在质量、价格、功能上表现的参差不齐，需要在产品技术、性能上加以改进，把燃气泄漏的安全隐患消除在萌芽状态。
燃气自闭阀有气密性检测功能，前提是用户需要每天手动关闭家中总阀门，来进行测试；在每天关闭户内总阀门的情况下，若出现胶管老化，破裂，鼠咬，胶管卡子松动等情况出现的漏气，自闭阀才能实现失压切断功能。由于受用户用气习惯的影响，真正能做到每天开、关燃气阀门的用户特别少。如果用户没有保证每顿饭做完后关户内总阀门，那么自闭阀就无法检测用户燃气管道是否微漏气的问题。自闭阀在其三大功能（超压，超流量，压力低）的情况下关阀，如果用户家中每天不关闭气表总阀门，那么燃气灶、热水器各连接件密封不严，产生燃气轻微泄漏，燃气管道各丝扣处、户内单咀阀开关阀芯微漏，均无法检测。如此燃气灶，热水器，管道各接口处轻微泄漏，那么漏气状态会一直持续保持，存在安全隐患。
燃气泄漏报警运行中常见故障，家用以及商用户厨房油烟以及灰尘污染传感器误报、电路板探头故障老化等问题。且家用报警器周期检定管理维护保养，是一项工作量大且繁琐的工作，供气单位、报警器厂家，对维护保养检定都没有有效推进此项工作，维修报警器的上门服务费和更换报警器探头价格不等，如某宝可燃气体报警器的报价从30元至200元不等，在质量和稳定性得不到有效保证；另外声光漏气报警器，如果遇到用户不在家或睡着或家中停电时，虽然检测到漏气现象，但用户没有没有发现，漏气状态会一直持续，存在安全隐患；带电磁阀切断系统的报警器，也存在电路板，探头故障老化以及电池亏电等因素，无法检测漏气信号，漏气状态会一直持续，存在安全隐患。
物联网表，还未具备低流量关阀功能，一般带有6种强制关阀功能：通信异常关阀、阀门异常关阀、余额用完关阀、电量不足关阀、电磁干扰关阀、用气流量过大关阀。这是物联网智能燃气表具的一个标准配置，在气表低流量运行时，无法判定是否为燃气泄漏。
四、一种物联网气表检测燃气泄漏自动关闭电磁阀系统解决方案
从系统安全的角度出发，为解决上述安全隐患，在保证物联网燃气表具原功能不变的基础上，增加一个温度探测模块，探测到燃气灶，热水器未使用未产生温度，气表机械读数最后二位有变动，系统判定为漏气后，关闭燃气表具内电磁阀的功能。通过相互论证的方法，从而达到报警器带切断阀功能（见附图1）。
图1
该方案基于温度探测的原理，在物联网智能燃气表具上加装红外线测温仪（可以是220V电源，也可以是结构模块上的电池电源），连接物联网燃燃气表具总控制器芯片MCU。根据实际需要可以选择红外线温度探测仪安装在气表内部或者是单独架设在气表外部，加装2个或多个红外线测温仪探头。
燃气用具正常使用，红外线测温仪就能探测到温度，传回信号给气表总控制器芯片MCU 当检测到温度，又检测到气表机械读数在转动，系统默认为在正常使用状态。
当红外线测温仪没有燃气用具使用燃气的温度时，表具机械计数齿轮旁边的干簧管感应器，又检测到了有气流经过燃气表具，机械读数有转动，从而判断燃气有泄漏现象的时候，自动关闭燃气表具电磁阀，例如燃气表具机械读数最后三位数是260，在燃气灶热水器没有检测到温度的情况下，通过定期检测燃气表具机械读数最后三位数走到270，干簧管感应器按时传回数据给燃气表具总控制器芯片MCU，总控制器芯片MCU系统即断定有燃气泄漏发生，会自动关闭燃气表具内电磁阀。依托移动物联网IOT网络，燃气表具具关阀以后，关阀信息上传到燃气企业终端系统进行报警显示，并通过给用户推送阀门关闭的信息，由工作人员上门进行检测维修服务。
本实用新型设计初衷希望能配套物联网气表厂商，降低报警器生产以及客户端成本，增加报警器运营可靠性。
随着技术的成熟，该应用可以实现两点改进，一是简化，可以使用一个红外线测温仪，定时循环对多个不同位置进行一次温度测量；二是节能，红外线测温仪可以设定为1个小时启动一次，既可以设定为每晚10点以后至第二天清晨7点为工作时间，也可以设定为全天候为工作时间。该方案可以周期性的监控热水器和燃气灶的使用状态，保证厨房用气安全。
结束语
随着城镇燃气建设，燃气用户规模不断增加，燃气使用安全问题已成为燃气公司以及社会共同关注的热议安全话题。从系统安全的视角进行思考，全局性思考燃气用户家中燃气泄漏检测问题，提高燃气公司运营安全管理，降低运营风险，实现安全生产长治久安，已成为燃气公司以及燃气行业安全管理发展所面临的问题。燃气企业在安全管理上只有不断改进，不断完善，不断积极创新和安全监督检查。关注燃气安全发展，守卫燃气安全，为奉献的燃气人提供多一种思路，在此基础上希望能开发出更优的燃气检测设备，为安全生产，燃气运营管理做出更大贡献。
参考文献：
[1]何希才，薛永毅《传感器及其应用实例》机械工业出版社，2004.
[2]陈岭丽，冯志华《检测技术和系统》清华大学出版社，2005. ）
[3]燃气安全自闭阀的应用-李美竹，刘波 - 《煤气与热力》 -2009 - 维普
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