CN109869633A - 具有安全保护功能的燃气供应*** - Google Patents
具有安全保护功能的燃气供应*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种具有安全保护功能的燃气供应***，其包括物联网燃气表具、可燃气体检测探头、燃气用具、现场警报器及物联网网络，物联网燃气表具内包括计量装置、控制***及过流切断阀门，当计量装置收集到的用气数据达到非正常超流量消耗数据预警值或可燃气体检测探头检测到的可燃气气体浓度达到可燃气气体浓度预警值时，现场预警控制模块向现场警报器发出警报指令，发出警报；当达到切断值时，数据经物联网数据传输模块传输到管理后台，并由管理后台经物联网数据传输模块对阀门切断控制模块做出切断指令,切断过流切断阀门。本发明能对正常用气消耗与正常消耗进行判定甄别,对异常情况进行智能预警及关闭供气的处理，有效避免危险情况发生。
Description
技术领域
本发明涉及燃气表具安全保护***。
背景技术
安全管理问题是燃气企业至关重要的头等大事！一家燃气企业往往面对数以万计的终端客户，特别是数量相当庞大、分布极为广泛、管理难度相当之大的居民客户，由于客户端影响安全用气的因素极多，情况较为复杂，加之部分客户缺乏必要的安全常识甚至安全意识淡薄，因此，燃气用户端出现的各类诸如泄露等原因引发的爆燃安全事故不少，给用户、社会及燃气公司造成损失。
如何对燃气客用户端安全使用燃气问题进行有效监管？采用何种技术或者手段来提高居民户内燃气***安全性能？预防或减少居民用户户内燃气事故发生，任务复杂而又艰巨，也是当前亟待解决的难题之一。
解决这个难题的途径无外乎从两个方面入手。其一，通过对使用燃气的客户进行安全教育、基本燃气知识的宣贯与培训，提升其正确操作使用燃气和应急处置能力；而另一方面，则是想办法提高居民户内燃气***的安全性能、设备实施的可靠性，力求做到不具备发生事故的条件。本发明就是基于这个思路，从设备设施硬件方面着手，通过设置一些安全装置或采取技术手段，来确保用户家中燃气设施处于安全可控状态，或者即便出现安全风险后也能迅速动作，避免出现事故而造成更大损失。
众所周知，居民户内最常见的燃气安全事故大多是因为燃气泄漏到空气中、达到***极限遇点火源后导致。“泄漏”是源头，“燃气与空气混合比例达到***极限”“存在明火、电火花、静电等点火源”是条件，三者缺一不可！
确保居民户内燃气设施不出现事故，首要的当然是堵住源头——彻底消除“泄漏”风险。但是，面对千千万万终端客户，导致泄漏产生的原因多种多样，有设备设施本身的缺陷因素、工程施工质量遗留问题因素、材料选型不合理因素、设备设施使用年限久远因素、腐蚀影响因素、人员操作处置能力因素等，错综复杂，完全解决泄露问题是很难做到的。
那么，既然泄露的发生难以避免，我们如何在泄漏产生的初期(未进入***极限或没有点火源出现之前)通过技术手段能够及时监测到这种泄露，并及时采取措施切断气源停止燃气外泄、消除风险呢？而且这种措施的资金投入应该不是太大、基于既有设施才具有可操作性。本发明的解决方案正是立足于此。
1、燃气用具的正常用气消耗
居民用户户内的用气设备一般为三类：灶具、热水器、壁挂炉等。有些用户使用其中一种，有些使用两种，也有一些用户使用这三类燃气用具。
燃气用具(灶具、热水器、壁挂炉等)在合理的时间段内正常燃烧(在额定负荷内)，消耗一定燃气，通过户内计量仪表(物联网燃气表具)显示、存贮和传输。燃气燃烧状态稳定正常工况下，消耗量在额定功率范围内，这属于正常用气消耗。
一般情况下，家用双眼灶具功率为3.8kw和4.2kw。热水器与壁挂炉与容量和额定功率有关，10升热水器为20kw。通过居民户内燃气用具数量、种类、总额定功率并考虑热效率情况下，可以反推出户内最大瞬时燃气消耗，即所有燃气用具同时使用、同时最大负荷情况下的燃气消耗量。一般来说，燃气表具瞬时流量如果超过这个值就可以视为户内存在非正常用气情况，视同为风险工况。
2、户内燃气非正常消耗
上述分析可知，通过燃气用具正常燃烧的这部分消耗为正常消耗。显然，除燃气用具正常用气消耗之外的所有燃气消耗量均属于非正常消耗。本发明旨在对这部分非正常消耗进行正确识别后采取相应措施，消除风险、确保安全。
居民用户非正常消耗量包括两种情况，一是泄漏产生的消耗量；二是燃气用具(用能设备)异常用气消耗量。
(1)泄露产生的非正常消耗
1)户内燃气泄露风险最大的区域
泄露是居民用户户内最大的安全风险源，有必要对其进行重点分析。典型的居民户内燃气供应示意图如下图1所示,五角星所示为泄漏风险点。
一般来说，泄漏点大多发生在燃气表的后面部分，这部分非正常消耗是可以通过计量表具数据反映出来的。如果采用的是物联网燃气表具，燃气公司后台收费***可以实时监测到这个数据。
统计以往事故得知，居民户内主要的泄漏风险点依次为计量表具出气口后与管道接口处(图1中①处)、燃气管道末端拷克阀门前丝扣接口处(图1中②处)、灶前阀(燃气用具前阀门)与软管(胶管)连接处(图1中③处)、与燃气用具(灶具、热水器、壁挂炉等)连接的软管(金属软管、橡胶管等，(图1中④处))、软管与燃气用具接口处(图1中⑤处)、燃气用具本体(图1中⑥处)。
2)泄露的几种典型情况
家用燃气表具一般采用的是体积式计量器具(皮膜表等)，所有的通过燃气表之后的任何燃气消耗都会通过燃气表具计量出来。当然，这些消耗量既包括燃气用具使用时的正常用气和非正常用气消耗，也包括通过上述风险点向外泄露的非正常消耗量。
本发明针对的是采用物联网燃气表具的居民用户，表后所有消耗量(正常消耗、非正常消耗、泄漏量)数据包括瞬时流量、累计流量、日期时间等信息都可以在物联网燃气表具上反映出来并记录，同时实时传输给燃气公司后台管理***。
居民用户户内典型泄漏情况包括哪一些呢？
a)软管与拷克阀门或燃气用具连接处的喉箍未安装喉箍或安装不紧固(③、⑤处)，或外力拉动、挤压等原因导致松动而引起的燃气外泄：其特点之一是一定时间内甚至很长时间流量是恒定的，反映在表具中是瞬时流量小且基本恒定；发展到软管脱落阶段则可能会出现流量很大的情况。
b)软管破损(比如橡胶软管被老鼠咬破、老化裂口)或脱落导致燃气外泄(④处)：特点是一定时间内甚至很长时间流量是恒定，反映在表具中是前期瞬时流量小且基本恒定，后期瞬时流量会增大；发展到一定阶段可能会出现流量很大的情况。
c)拷克前与硬管丝扣(②处)连接处漏气：其特点是很长一段时间流量是恒定的，反映在表具中是瞬时流量小切且基本恒定。
3)燃气用具本体泄露
a)燃气用具因质量或使用年限较长等原因导致燃气在其本体上未正常燃烧即泄漏到空气中，特点是一定时间内甚至很长时间流量是恒定的，反映在表具中是瞬时流量较小且基本恒定。
b)灶具或热水器、壁挂炉等燃气用具因为没有熄火保护或者熄火保护装置失灵，导致燃气用具异常消耗。比如，灶具意外熄火后燃气未燃烧长时间泄漏(不着火有消耗)，或者灶具因使用人忘记关闭阀门长时间燃烧，其特点是很长一段时间流量是恒定的，反映在表具中是瞬时流量较大且基本恒定。再比如热水器使用人因中毒当原因导致失去控制能力，热水器长时间燃烧。
(2)燃气用具的异常消耗
1)灶具(或热水器无限时装置)使用过程中忘记关火或意外熄火没有自动切断，导致长时间燃烧或长时间泄露。这种情况下表具中显示的燃气瞬时流量较大且恒定。
2)热水器安装不规范导致使用人缺氧中毒、或其他原因失去自主关闭热水器能力，导致热水器长时间运转燃烧。这种情况下表具中显示的燃气瞬时流量恒定且与正常使用工况的消耗量一致。
3、正常用气消耗与非正常消耗的判定甄别
本发明关键点之一是正确分辨出哪一些数据信息及对应的工况是异常消耗，是有重大风险的工况。非正常消耗工况既包括超流量工况——即物联网燃气表具上的瞬时流量超过了户内所有燃气用具总的额定功率对应的流量数据；同时也包括长时间恒流量工况——即物联网燃气表具上的瞬时流量长时间恒定为一个固定值，而这个流量数据又不可能是燃气用具正常燃烧工况下发生的消耗。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种能集多项安全功能于一体的智能识别及保护燃气供应***。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种具有安全保护功能的燃气供应***，其包括：
一设置于用户家庭内的物联网燃气表具，物联网燃气表具内包括计量装置、控制***及过流切断阀门，及
一设置于用户家庭内的可燃气体检测探头，可燃气体检测探头探测现场可燃气气体浓度，并将可燃气体浓度信号发送至控制***，及
至少一个燃气用具，所述燃气用具包含有熄火保护切断电磁阀，熄火保护切断电磁阀的开关信号接入控制***中，及
现场警报器及物联网网络，
控制***通过物联网网络接入后台管理***中，控制***包括有计量数据接收模块、可燃气体浓度信号接收模块、风险判断模块、物联网数据传输模块、现场预警控制模块及过流切断阀门的阀门切断控制模块，所述风险判断模块内设有非正常超流量消耗数据预警值和切断值、可燃气气体浓度预警值与切断值，当计量装置收集到的用气数据达到非正常超流量消耗数据预警值或可燃气体检测探头检测到的可燃气气体浓度达到可燃气气体浓度预警值时，现场预警控制模块向现场警报器发出警报指令，现场警报器发出警报；当计量装置收集到的用气数据达到非正常超流量消耗数据切断值或可燃气体检测探头检测到的可燃气气体浓度达到可燃气气体浓度切断值时，数据经物联网数据传输模块传输到管理后台，并由管理后台经物联网数据传输模块对阀门切断控制模块做出切断指令,切断过流切断阀门。
非正常超流量消耗数据包括超流量异常数据，所述超流量异常数据依据用户户内所有燃气用具总的额定功率通过热转换效率折算成总燃气消耗量，1.15总燃气消耗量≤非正常超流量消耗数据预警值≤1.25总燃气消耗量。
非正常超流量消耗数据还包括恒流量超时长数据，所述恒流量超时长数据依据时间段及当地居民生活习惯设定。
恒流量超时长数据包括恒定不变小流量用气时间大于4小时的时间长度。
恒流量超时长数据包括深夜恒定不变大流量用气时间大于4小时的时间长度。
恒流量超时长数据包括恒定用气时间为24小时的时间长度。
非正常超流量消耗数据预警值小于切断值，可燃气气体浓度预警值小于切断值。
本发明能够对正常用气消耗与正常消耗进行判定甄别,对异常情况进行智能预警及关闭供气的处理，有效避免危险情况发生。尤其对于现代社会，邻里间越来越重视隐私空间及私密性的情况下如何有效避免单门独户内发生危险甚至危害整个公共空间给出了行之有效的解决方案。而且本发明的方案简单，无论对于新建设小区的燃气供应还是对已有燃气供应物联表的改造均可以快速及方便有效，可行性强，适合推广应用。
附图说明
图1是现有的居民用户户内燃气供应***泄漏风险点；
图2是本发明技术方案原理示意图；
图3是实施例1单一灶具用户按传统方案的燃气***供气示意图；
图4是实施例1单一灶具用户按本发明技术方案的原理示意图；
图5是实施例2按传统方案的厨房燃气供应***示意图；
图6是实施例2按传统方案的壁挂炉燃气供应***；
图7是实施例2按本发明的厨房燃气供应技术方案示意图；
图8是实施例2按本发明的壁挂炉燃气供应技术方案示意图；
其中，表具100，灶具101，热水器102，壁挂炉103，可燃气体报警装置104，物联物燃气表具105，计量器105.1，控制***105.2，电磁阀105.3，可燃气体检测探头106，燃气107，胶管108，设置值与设定条件109，熄火保护切断阀门开关信号110，过流切断阀门111，安全切断阀112，可燃气体浓度信号113，预付费切断115，泄漏联动切断阀116。
具体实施方式
本发明的一种具有安全保护功能的燃气供应***包括了一设置于用户家庭内的物联网燃气表具，物联网燃气表具内包括计量装置、控制***及过流切断阀门；还包括一设置于用户家庭内的可燃气体检测探头，可燃气体检测探头探测现场可燃气气体浓度，并将可燃气体浓度信号发送至控制***；还包括至少一个燃气用具，所述燃气用具包含有熄火保护切断电磁阀，熄火保护切断电磁阀的开关信号接入控制***中；还包括现场警报器及物联网网络。
控制***通过物联网网络接入后台管理***中，控制***包括有计量数据接收模块、可燃气体浓度信号接收模块、风险判断模块、物联网数据传输模块、现场预警控制模块及过流切断阀门的阀门切断控制模块，所述风险判断模块内设有非正常超流量消耗数据预警值和切断值、可燃气气体浓度预警值与切断值，当计量装置收集到的用气数据达到非正常超流量消耗数据预警值或可燃气体检测探头检测到的可燃气气体浓度达到可燃气气体浓度预警值时，现场预警控制模块向现场警报器发出警报指令，现场警报器发出警报；当计量装置收集到的用气数据达到非正常超流量消耗数据切断值或可燃气体检测探头检测到的可燃气气体浓度达到可燃气气体浓度切断值时，数据经物联网数据传输模块传输到管理后台，并由管理后台经物联网数据传输模块对阀门切断控制模块做出切断指令,切断过流切断阀门。
本发明关键点还在于如何甄别非正常超流量消耗数据包括超流量异常数据及恒流量超时长异常数据。
(1)非正常消耗数据——超流量异常工况
1)对于单一灶具客户
·按照用户户内灶具额定功率，考虑到热转换效率后，折算成总燃气消耗量，将此数据适当放大一点后作为超流量异常工况预警设定值。
一般家庭用户双眼灶具额定功率为8kw，统一将1.0m3/h作为这类客户的超流量预警设定值，一旦燃气表具上显示的瞬时流量达到该值时预警，***就会发出声光报警，同时通过燃气公司后台给用户发送微信或短信警示，警示并引导用户排除异常情况。
·依据实际工况将预警值(1.0m3/h)适当放大一点后作为超流量异常工况切断的设定值。对于单一灶具用户，可将1.2m3/h作为这类客户的超流量切断设定值，一旦燃气表具上显示的瞬时流量达到该值时，***就会关闭电磁阀切断气源供应。同时通过燃气公司后台给用户发送微信或短信警示，用户排除异常情况后手动复位恢复供气，也可通过燃气公司后台***确认后恢复供气。
2)对于“灶具+热水器”客户
·按照用户户内所使用的所有燃气用具(灶具+热水器)总的额定功率，考虑到热转换效率后，折算成总燃气消耗量，将此数据适当放大一点后作为超流量异常工况预警设定值。
比如，统一将3.0m3/h作为这类客户的超流量预警设定值，一旦燃气表具上显示的瞬时流量达到该值时预警，***就会发出声光报警，同时通过燃气公司后台给用户发送微信或短信警示，警示并引导用户排除异常情况。
·依据实际工况将预警值适当放大一点后作为超流量异常工况切断的设定值。比如，对于“灶具+热水器”用户，将3.2m3/h作为这类客户的超流量切断设定值，一旦燃气表具上显示的瞬时流量达到该值时，***就会关闭电磁阀切断气源供应。同时通过燃气公司后台给用户发送微信或短信警示，用户排除异常情况后手动复位恢复供气，也可通过燃气公司后台***确认后恢复供气。
3)对于单一灶具用户、“灶具+热水器”用户的简化方案
为了简化，也可以将上述两类用户(单一灶具用户、“灶具+热水器”用户)统一考虑，设置为相同值。
比如，将3.0m3/h和3.2m3/h分别作为这两类用户的超流量预警与切断设定值，燃气表具瞬时流量达到3.0m3/h和3.2m3/h值时，***预警和关闭电磁阀。
4)对于安装有壁挂炉设备的燃气用户
壁挂炉客户用气量较大，按照用户户内所使用的所有燃气用具(灶具、热水器、壁挂炉)总的额定功率，考虑到热转换效率后，折算成总燃气消耗量，将此数据适当放大一点后作为超流量异常工况的预警设定值，在此基础上适当放大作为切断设定值。
(2)非正常消耗状态——恒流量超时长异常工况
除了超流量状况是异常工况、安全风险工况外，居民户内很多泄露，特别是泄露发生的前期，表现出来的现象是通过燃气表具的燃气流量没有超流量情况出现，但较长时间恒定不变，甚至很小。尽管不超流量，但如果不是正常燃烧的消耗，同样也是安全风险工况而且是重大风险工况。
对于这种没有发生明显超流现象的工况，但它的确是非正常消耗，是危险工况，问题是我们如何进行正确判定呢？
众所周知，居民家庭用气一般情况是不大可能连续很长时间恒定在一个流量上不变的，即便是慢火煲汤的情况，一般也不会超过4——5小时。再比如，在深夜，一般是不大可能连续好几个小时恒定不变较大流量用气，或者连续5小时以上恒定不变小流量用气的。
出现这些情况极有可能是丝口接口泄露、软管破损、燃气具本体缺陷泄露等情况造成的；还有可能就是灶具意外熄火后切断阀失灵没有及时关闭燃气，导致燃气没有燃烧而泄露；或者用户遗忘关阀导致灶具干烧；或者热水器使用人出现意外失去关闭热水器能力导致热水器超时长燃烧。
将上述异常泄露或异常燃烧工况识别出来后，对其进行预警甚至切断操作是有可能会避免一些安全事故产生的。当然，这类工况的设定条件要依据当地的居民用气习惯来确定，不能一刀切。
(3)重大风险工况分析与判定
将居民用户户内所有燃气用具(用能设备)的熄火保护控制阀门信号(开、关位置信号)、可燃气体探测器探头信号(浓度数据信息)引入本发明物联网燃气表具内的控制***中。出现下述情况之一，***开始预警，如情况进一步恶化或未得到控制处理则关闭阀门切断气源供应。
1)当所有的用能设备熄火保护阀门均处于关闭状态时，即所有燃气用具均没有使用燃气，此时如果计量表具上显示有燃气消耗量，说明有燃气泄漏发生，是异常泄露工况。
2)有燃气用具正在使用，即有用能设备熄火保护阀门处于开启状态时，但计量表具上的消耗量(瞬时流量)远远大于正在运行的燃气具的总额定流量，属于超流量异常工况。
3)燃气用具超时长工作，比如超过12小时连续耗气，且瞬时流量基本恒定没变化，说明燃气用具不是正常运行，比如客户忘记关闭灶具、热水器，或者使用人失去操控能力等，属于异常消耗工况。
4)24小时或0:00～6:00时间段一直有恒定的燃气消耗，说明可能存在泄漏情况。
5)家用燃气泄漏报警器检测到有燃气泄漏，且达到一定值。
6)瞬时流量高于用能设备总的额定热负荷或者表具量程上限，说明可能存在管道特别是软管破裂、断开等情况，明显是异常工况。
7)后台***检测到其它异常情况。
(4)多功能安全预警与切断***技术实施方案
通过上述分析，借助于大数据***，将居民客户户内正常用气消耗与异常超流量消耗数据，正常用气工况与异常风险工况区分开来，按照本发明的技术方案，将居民用户户内所有燃气用具(用能设备)的熄火保护控制阀门信号(开、关位置信号)、可燃气体探测器探头信号(浓度数据信息)引入本发明物联网燃气表具内的控制***中，在控制***中：1)设定非正常超流量消耗数据预警值和切断值；2)可燃气体监测探头浓度预警值与切断值；3)超时长恒流等各类安全异常工况的判定条件等，一旦***检测到的用气数据和实际用气工况被判定为异常危险状况，发明***及时预警，如果情况进一步恶化或未得到控制处理则关闭电磁阀，切断燃气供应，那么事故就有可能避免或减少事故损失。
依据风险发展趋势，分两级进行管理：先预警、后切断！符合预警条件，***向相关人员发送文字、数据乃至图像信息预警，现场发出声光报警信号，客户接到预警信息后及时对危险工况进行排除处理；如情况进一步恶化或未得到控制处理，达到切断条件，则***动作，关闭电磁阀，确保安全。
待故障或异常情况消除，用户确认无误后可手动恢复，也可以通过燃气公司后台***进行干预(切断与恢复)。
本发明技术方案原理图如下图2所示。一旦***进入预警阶段，物联网燃气表具数据传输***被唤醒、结束休眠，频繁向后台传输数据信息，既有利于燃气公司后台工作人员依据数据信息及时处理，控制风险力求避免事故发生，同时也便于事后正确的分析事故发生过程，分析查找原因，总结经验，提高安全管理水平。
实施例1：
南方某一居民客户，只是使用一台双眼燃气灶具，厨房面积6平方米，层高2.8米，没有安装热水器和壁挂炉，厨房空间体积16立方米左右。
按照传统方案，该用户安装一套独立的带电磁阀112、可燃气体检测探头106的可燃气体报警装置104，一个过流切断阀门111，一台物联网燃气表具105、一台双眼灶具101及相应的燃气供应***，见图3所示。
实验测试及分析表明：
1)、表后泄漏点自然泄漏量：通常情况下，燃气表、阀门、灶具等发生的自然泄漏量较小，为0.02m3/h左右，天然气的***下限按5％计算，达到***极限的最少气量0.8m3，需要40个小时；丝口及软管接口松动或安装不紧固造成的泄露一般为0.04m3～0.1m3/h，达到***极限一般也至少也在8小时以上。
2)、软管脱落导致的泄漏量：软管脱落后，燃气的泄漏量气与前端管道长度、口径有关系，测试表明，一般居民用户户内软管脱落后，天然气流速可达到8.0m3/h以上，很快就可以达到***下限，一旦出现火源就会发生爆燃、起火或***。
3)、双眼灶具最大用气消耗量：双眼灶具总负荷为8.0kw左右，考虑热效率因素，两个灶头同时使用时最大燃气消耗量为1.0m3/h左右。
4)热水器、壁挂炉的最大用气消耗量：与其额定功率有关，可以通过简单换算得出。
本发明技术实施方案：
1、设置参数与技术条件
1)、该用户只需要安装一台物联网燃气表具105、一台双眼灶具101及相应的燃气供应***，以及可燃气体检测探头106。
2)、将双眼灶具两个熄火保护切断阀门开关信号110及可燃气体检测探头的可燃气体浓度信号113引入物联网燃气表具的控制***105.2中。
3)将1.0m3/h作为本发明***的非正常消耗数据预警设定值；将1.1m3/h作为切断设定值。
4)将5小时通过物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)设定为安全异常工况预警设定条件；将5.2小时通过物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)设定为安全异常工况切断设定条件。
5)将可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数1.0％作为预警设定值；将可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数3.0％作为切断设定值。
技术方案原理示意图如图4所示。
2、***预警与切断
1)、只要通过物联网燃气表具的流量达到1.0m3/h，厨房内就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。
2)、当流量达到1.1m3/h时，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀105.3，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
3)、通过物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)超过5小时，厨房内就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。
4)、当通过物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)超过5.2小时，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
5)、当可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数达到1.0％时，厨房内就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。
6)、当可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数达到3.0％时，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
7)、在双眼灶具2个熄火保护切断阀门处于关闭状态(未使用燃气)情况下，若燃气表具上有流量显示且连续超过1分钟，厨房内就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。连续时间超过1.5分钟，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
实施例2：
北方某一居民客户，使用一台双眼燃气灶具101、一台10升燃气快速热水器102，由物联网燃气表具105计量，安装在厨房内，厨房面积6平方米，层高2.8米，厨房空间体积16立方米左右。
此外还安装有一台35kw燃气壁挂炉103，用于冬季取暖，由另外一台G2.5物联网燃气表具105计量，均安装在一个体积12立方米的阳台上。
按照传统方案，该用户需要分别安装两套独立的泄漏联动切断电磁阀116、2个可燃气体检测探头的可燃气体报警装置117，2个过流切断阀门111，2台物联网燃气表具105、一台双眼灶具101、一台燃气热水器102、燃气壁挂炉103及相应的燃气供应***，见图5、图6所示。
实验测试及分析表明：
1)、表后泄漏点自然泄漏量：通常情况下，燃气表、阀门、灶具等发生的自然泄漏量较小，为0.02m3/h左右，天然气的***下限按5％计算，达到***极限的最少气量0.8m3，需要40个小时；丝口及软管接口松动或安装不紧固造成的泄露一般为0.04m3～0.1m3/h，达到***极限一般也至少也在8小时以上。
2)、软管脱落导致的泄漏量：软管脱落后，燃气的泄漏量气与前端管道长度、口径有关系，测试表明，一般居民用户户内软管脱落后，天然气流速可达到8.0m3/h以上，很快就可以达到***下限，一旦出现火源就会发生爆燃、起火或***。
3)、双眼灶具最大用气消耗量：双眼灶具总负荷为8.0kw左右，考虑热效率因素，两个灶头同时使用时最大燃气消耗量为1.0m3/h左右。
4)热水器、壁挂炉的最大用气消耗量：与其额定功率有关，可以通过简单换算得出。10升热水器负荷为20kw，考虑热效率因素，最大燃气消耗量为2.5m3/h左右。壁挂炉负荷为35kw，考虑热效率因素，最大燃气消耗量为4.0m3/h左右。
本发明技术实施方案：
1、设置参数与技术条件
该用户只需要安装2台物联网燃气表具105、一台双眼灶具101、一台热水器102、一台壁挂炉103和相应的燃气供应***，以及2个可燃气体检测探头106。
(1)厨房灶具热水器燃气供应***技术实施方案
1)、将双眼灶具101两个灶眼的熄火保护切断阀门开关信号110、热水器熄火保护切断阀门开关信号110及厨房可燃气体检测探头的可燃气体浓度检测信号113引入厨房物联网燃气表具控制***中。
2)将3.2m3/h作为厨房用气***的非正常消耗数据(过流)预警设定值；将3.5m3/h作为切断设定值。
3)、将5小时通过厨房物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)设定为安全异常工况预警设定条件；将5.2小时通过厨房燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)设定为安全异常工况切断设定条件。
4)、将厨房可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数1.0％作为预警设定值；将可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数3.0％作为切断设定值。
技术方案原理示意图如图7所示。
(2)、阳台壁挂炉燃气供应***技术实施方案
1)、将壁挂炉的熄火保护切断阀门开关信号110及阳台可燃气体检测探头的可燃气体浓度检测信号113引入阳台物联网燃气表具控制***中。
2)、将3.6m3/h作为阳台用气***的非正常消耗数据(过流)预警设定值；将3.8m3/h作为切断设定值。
3)、将5小时通过阳台物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)设定为安全异常工况预警设定条件；将5.2小时通过厨房燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)设定为安全异常工况切断设定条件。
4)、将阳台可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数1.0％作为预警设定值；将可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数3.0％作为切断设定值。
技术方案原理示意图如图8所示。
2、***预警与切断
(1)、厨房灶具热水器燃气供应***
1)、只要通过厨房物联网燃气表具的流量达到3.2m3/h，厨房内就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。
2)、当流量达到3.5m3/h时，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀105.3，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
3)、通过物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)超过5小时，厨房内就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。
4)、当通过物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)超过5.2小时，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀105.3，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
5)、当厨房可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数达到1.0％时，厨房内就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。
6)、当厨房可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数达到3.0％时，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀105.3，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
7)、在双眼灶具2个熄火保护切断阀门开关信号和热水器熄火保护切断阀门开关信号均处于关闭状态(未使用燃气)情况下，若厨房燃气表具上有流量显示且连续超过1分钟，厨房内就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。连续时间超过1.5分钟，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
(2)、阳台壁挂炉燃气供应***
1)、只要通过阳台物联网燃气表具的流量达到3.6m3/h，阳台上物联网燃气表具就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。
2)、当流量达到3.8m3/h时，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
3)、通过物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)超过5小时，阳台就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。
4)、当通过物联网燃气表具的流量恒定不变(变化范围为±5.0％内)超过5.2小时，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
5)、当阳台可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数达到1.0％时，阳台物联网燃气表具就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户厨房天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。
6)、当阳台可燃气体检测探头监测到的天然气体积分数达到3.0％时，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀105.3，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
7)、在壁挂炉熄火保护切断阀门开关信号处于关闭状态(未使用燃气)情况下，若阳台燃气表具上有流量显示且连续超过1分钟，阳台物联网燃气表具就会有预警提示——现场发出声光报警提示；同时燃气公司后台管理***通过微信、短信等发信息告知用户天然气有异常情况出现，指导用户采用正确方式处理，消除风险。连续时间超过1.5分钟，***自动关闭物联网燃气表具内的电磁阀105.3，切断燃气供应。待用户确认消除风险后，人工复位恢复燃气供应，或通过燃气公司后台开启电磁阀恢复燃气供应。
Claims (7)
1.一种具有安全保护功能的燃气供应***，其特征在于包括：
一设置于用户家庭内的物联网燃气表具，物联网燃气表具内包括计量装置、控制***及过流切断阀门，及
一设置于用户家庭内的可燃气体检测探头，可燃气体检测探头探测现场可燃气气体浓度，并将可燃气体浓度信号发送至控制***，及
至少一个燃气用具，所述燃气用具包含有熄火保护切断电磁阀，熄火保护切断电磁阀的开关信号接入控制***中，及
现场警报器及物联网网络，
控制***通过物联网网络接入后台管理***中，控制***包括有计量数据接收模块、可燃气体浓度信号接收模块、风险判断模块、物联网数据传输模块、现场预警控制模块及过流切断阀门的阀门切断控制模块，所述风险判断模块内设有非正常超流量消耗数据预警值和切断值、可燃气气体浓度预警值与切断值，当计量装置收集到的用气数据达到非正常超流量消耗数据预警值或可燃气体检测探头检测到的可燃气气体浓度达到可燃气气体浓度预警值时，现场预警控制模块向现场警报器发出警报指令，现场警报器发出警报；当计量装置收集到的用气数据达到非正常超流量消耗数据切断值或可燃气体检测探头检测到的可燃气气体浓度达到可燃气气体浓度切断值时，数据经物联网数据传输模块传输到管理后台，并由管理后台经物联网数据传输模块对阀门切断控制模块做出切断指令,切断过流切断阀门。
2.根据权利要求1所述的具有安全保护功能的燃气供应***，其特征在于：非正常超流量消耗数据包括超流量异常数据，所述超流量异常数据依据用户户内所有燃气用具总的额定功率通过热转换效率折算成总燃气消耗量，1.15总燃气消耗量≤非正常超流量消耗数据预警值≤1.25总燃气消耗量。
3.根据权利要求2所述的具有安全保护功能的燃气供应***，其特征在于：非正常超流量消耗数据还包括恒流量超时长数据，所述恒流量超时长数据依据时间段及当地居民生活习惯设定。
4.根据权利要求3所述的具有安全保护功能的燃气供应***，其特征在于：恒流量超时长数据包括恒定不变小流量用气时间大于4小时的时间长度。
5.根据权利要求3所述的具有安全保护功能的燃气供应***，其特征在于：恒流量超时长数据包括深夜恒定不变大流量用气时间大于4小时的时间长度。
6.根据权利要求3所述的具有安全保护功能的燃气供应***，其特征在于：恒流量超时长数据包括恒定用气时间为24小时的时间长度。
7.根据权利要求3所述的具有安全保护功能的燃气供应***，其特征在于：非正常超流量消耗数据预警值小于切断值，可燃气气体浓度预警值小于切断值。
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