CN102542733A - 记忆型危险气体报警控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种记忆型危险气体报警控制系统。该记忆型危险气体报警控制系统中，通过引入远程监控中心和上级阀门控制装置，克服了现有技术中只能通过关闭室内管道阀来防止管道阀后端出现泄露的危险，对于管道阀前端出现的泄露，只要远程监控中心监控到危险气体浓度到达预设阈值，即关闭室外管道阀门，从而彻底避免了管道阀前端出现泄露的危险，尽可能的减小人身及财产的损失。

Description

记忆型危险气体报警控制系统

技术领域

本发明涉及电子行业安全保障技术领域，尤其涉及一种记忆型危险气体报警控制系统。

背景技术

在当今经济飞速发展的时代，用户对安全的需求也越来越高，因此各类安全保障装置层出不穷。尤其家庭中，用燃气瓶或燃气管道供气的燃气具，因为管道老化或灶具故障，常常造成燃气的泄露，燃气易燃易爆并可致人中毒，一旦泄露如未被及时发觉关闭，往往为酿成伤害人身及毁坏财产的严重事故。目前市场上已有多种燃气泄露自动报警装置。

参考文献1(专利申请号：CN200620027219.1)公开了一种记忆型可燃气体探测报警器。图1为现有技术记忆型可燃气体探测报警器的示意图。如图1所示，该记忆型可燃气体探测报警器包括具有模数转换器的单片机、检测单元、报警机构及供电电源，其中，单片机与存储器通过可以预设的分或秒为时间间隔单位定时向存储器写入电压数据的数据线以及时钟线端口连接；单片机具有提供数据比对处理的预设的报警门限值内存单元、正常状态数据值内存单元、检测单元短路断路故障的报警门限值内存单元以及检测单元温度补偿数据表内存单元；单片机与检测单元分别通过数据线连接；存储器与单片机连接，接收并存储来自单片机的各组数据，存储器具有按预设的地址顺序分别存储各组数据的存储单元；将符合预设报警条件的报警信号输出给继电器、蜂鸣器和状态指示灯，同时将报警数据的位置数据存储到存储器中。

参考文献1中，记忆型可燃气体探测报警器中采用的是独立于单片机102的外部存储设备U2，数据通过SCL和SDA总线进行传输，这样既降低了空间的利用率，增加了电路板面积，增加成本；U1与U2分离的成本之和高于U2功能集成在U1内部、达到同样效果U2单片机成本；U1与U2之间，采用SCL和SDA总线来承担单片机和存储器之间的数据传输，总线暴露在外，容易被损坏，降低了安全性和可靠性。同时，数据和信息全部存储于报警器的U2中，这样在现场发生事故尤其是火灾时，存储数据的黑匣子容易丢失和损坏；这种报警器一般只安装在住户的家里，一旦在住户家里没人的时候出现可燃气体泄漏，报警效果不明显且易导致采取应急措施的延后。虽然，上述记忆型可燃气体探测报警器中，有继电器J1，继电器J1可以与管路阀进行联动，切断阀后面的管路，如果阀前端管路泄漏，虽然报警器与管路阀正常动作，但不能阻止泄漏，仍然构成危险。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在如下技术问题：虽然燃气泄漏时，报警器和继电器联动，关闭管道阀，但仍不能彻底避免阀前端管路出现泄露的危险。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种记忆型危险气体报警控制系统，以避免管道阀前端出现泄露的危险，尽可能的减小人身及财产的损失。

(二)技术方案

本发明公开了一种记忆型危险气体报警控制系统。该系统包括本地报警器、远程监控中心和上级阀门控制装置，其中：所述本地报警器，与所述远程监控中心相连接，位于易发生危险气体泄露的现场，用于采集所述现场的所述危险气体的气体浓度数据，并将所述气体浓度数据和现场位置数据上报至所述远程监控中心；所述远程监控中心，与多个所述上级阀门控制装置相连接，用于当所述气体浓度数据超过第三浓度阈值时，根据所述现场位置数据确定控制现场气源的上级管路阀门，并向所述上级管路阀门对应的上级阀门控制装置发送关闭指令；所述上级阀门控制装置，用于根据所述关闭指令，关闭所述上级管路阀门。

优选地，本技术方案中，记忆型危险气体报警控制系统还包括与所述本地报警器相连接的本地阀门控制装置。所述远程监控中心，还用于当所述气体浓度数据超过低于所述第三浓度阈值的第一浓度阈值时，根据所述现场位置数据向所述本地报警器发送第一控制信号；所述本地报警器，还用于根据所述第一控制信号，向所述本地阀门控制装置发送第一控制指令；所述本地阀门控制装置，用于根据所述第一控制指令后，控制本地管路阀门，以降低危险气体浓度。

优选地，本技术方案中，所述本地报警器，还用于当所述气体浓度数据超过第二浓度阈值时，向所述本地阀门控制装置发送关闭指令，其中，所述第二浓度阈值高于所述第一浓度阈值，低于所述第三浓度阈值；所述本地阀门控制装置，用于从所述本地报警器接收到所述关闭指令后，关闭本地阀门。

(三)有益效果

本发明提出的记忆型危险气体报警控制系统中，通过引入远程监控中心和上级阀门控制装置，克服了现有技术中只能通过关闭室内管道阀来防止管道阀后端出现泄露的危险，对于管道阀前端出现的泄露，只要远程监控中心监控到危险气体浓度到达预设阈值，即关闭室外管道阀门，从而彻底避免了管道阀前端出现泄露的危险，尽可能的减小人身及财产的损失。

附图说明

图1为现有技术记忆型可燃气体探测报警器的示意图；

图2为根据本发明实施例记忆型危险气体报警控制系统的示意图；

图3为本发明实施例两级阀控的示意图；

图4为根据本发明实施例记忆型危险气体报警控制系统的控制流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明公开了一种记忆型危险气体报警控制系统，通过在现有技术的记忆型危险气体报警控制系统增加了两级阀控、两级存储，和两级报警，从而进一步增加了危险气体应用环境的安全性。在下述大部分实施例当中，均是以民用燃气为应用场景进行说明。但本领域的技术人员根据本发明的精神与原则，应当能够将本发明应用到民用燃气之外的技术领域，如采用天然气取暖的公共供暖系统，采矿行业的气体报警器等，同样包含在本发明的保护范围之内。

根据本发明一个示例性实施例中，记忆型危险气体报警控制系统，包括本地报警器、远程监控中心、上级阀门控制装置，其中：本地报警器，与远程监控中心相连接，位于易发生危险气体泄露的现场，用于采集现场的危险气体的气体浓度数据，并将气体浓度数据和现场位置数据上报至远程监控中心；远程监控中心，与多个上级阀门控制装置相连接，用于当气体浓度数据超过第三浓度阈值时，根据现场位置数据确定控制现场气源的上级管路阀门，并向上级管路阀门对应的上级阀门控制装置发送关闭指令；上级阀门控制装置，用于根据关闭指令，关闭上级管路阀门。优选地，该第三浓度阈值对应危险气体浓度接近爆炸极限或对人身构成伤害的浓度。

在本实施例中，通过引入远程监控中心和上级阀门控制装置，克服了现有技术中，只能通过关闭室内管道阀来防止管道阀后端出现泄露的危险，对于由于管道阀前端出现泄露，只要远程监控中心监控到危险气体浓度到达预设阈值，即关闭室外管道阀门，从而彻底避免了管道阀前端出现泄露的危险，尽可能的减小人身及财产的损失。

在进一步的实施例当中，记忆型危险气体报警控制系统还包括与本地报警器相连接的本地阀门控制装置；远程监控中心，还用于当气体浓度数据超过低于上述第三浓度阈值的第一浓度阈值时，根据现场位置数据向单片机单元发送第一控制信号；本地报警器，还用于根据第一控制信号，向本地阀门控制装置发送第一控制指令；本地阀门控制装置，用于根据第一控制指令，控制本地管路阀门，以降低危险气体浓度。

本实施例中，上述“控制本地管路阀门”，可以为彻底关闭本地管路阀门，也可以为通过减小本地管路阀门的流量和开启排风/通气设备，降低室内危险气体的浓度。因为本地报警器自身一般都包含在危险气体浓度超标时自动关闭本地管路阀门的功能，为防止由于用户在室内操作失误引起的误报警，上述的“控制本地管路阀门”优选为减小本地管路阀门的流量和/或开启排风/通气设备。此处，第一浓度阈值对应危险气体浓度低于本地报警器进行报警的国家规定值。

在优选地实施例当中，所述本地报警器，还用于当所述气体浓度数据超过第二浓度阈值时，向所述本地阀门控制装置发送关闭指令，其中，所述第二浓度阈值高于所述第一浓度阈值，低于所述第三浓度阈值；所述本地阀门控制装置，用于从所述本地报警器接收到所述关闭指令后，关闭本地阀门。通过上述设置，本实施例为危险气体的使用设置了两道安全屏障，最大程度的保障了人身和财产的安全。此处，第二浓度阈值为本地报警器进行报警的国家规定值。

在优选的实施例当中，本地报警器包括气体浓度传感器、温度传感器和单片机单元。气体浓度传感器，与单片机单元相连接，用于采集现场的危险气体的气体浓度数据。所述温度传感器，与所述单片机单元相连接，用于采集所述现场的温度数据。所述单片机单元，与所述远程监控中心相连接，用于按照第一预设周期从所述气体浓度传感器获取所述气体浓度数据；按照第二预设周期从所述温度传感器获取所述温度数据；根据所述温度数据，将所述气体浓度数据转换为标准气体浓度数据，将所述标准气体浓度数据和现场位置数据上报至所述远程监控中心。

以下将结合具体应用场景，对本发明进一步详细说明。下述各实施例中，危险气体为家用燃气；本地管路阀门为室内燃气阀门，上级管路阀门为室外燃气阀门；气体浓度传感器为甲烷浓度传感器；第二浓度阈值对应国家规定的CH₄气体报警阈值浓度1.25％。图2为根据本发明实施例记忆型危险气体报警控制系统的示意图。以下将结合图2，分别对本发明的两级阀控、两级存储、两级报警进行说明。

一、两级阀控设置

以下将介绍本发明记忆型危险气体报警控制系统的具体实现方式。图2为根据本发明实施例记忆型危险气体报警控制系统的示意图。如图2所示，记忆型危险气体报警控制系统包括本地报警器100、远程监控中心200、室外控制继电器300、本地控制继电器500和本地控制继电器700。其中，本地报警器100包括气体浓度传感器101、温度传感器107、模数转换器(在单片机102内部，图2中未示出)和单片机102。气体浓度传感器101可以包括一氧化碳传感器和甲烷传感器。甲烷报警器和一氧化碳报警器可选用半导体传感器，温度传感器可选用热敏电阻。

图3为本发明实施例两级阀控的示意图。如图3所示，第一级阀控在用户室内的燃气管道上，第二级阀控在室外的燃气管道上。二级阀控是当室内有气体泄漏故障时，为了防止室内阀控出现故障不能阻止泄漏和室内管路阀门前端管路破损导致的气体泄漏等危险情况出现，为生命和财产的安全设置的第二道保险。

本发明中，本地报警器100的单片机102通过总线方式(如485总线、以太网等)把报警信息，包括燃气浓度、报警的位置等相关信息通过通信网络进行主动上传给远程监控中心200，远程监控中心200根据燃气浓度进行相关的处理。具体来讲，在燃气浓度较高但又没达到爆炸极限值的情况下，远程监控中心200通过本地控制继电器500半关闭室内管路阀门600，并通过本地控制继电器700打开室内换风/通风系统800，如换气扇、抽油烟机等，降低可燃(甲烷气体、一氧化碳气体)、有毒气体(一氧化碳气体)浓度来减少风险。如果气体浓度再增加，远程监控中心200通过远程控制的室外控制继电器300关闭室内管路阀门的上一级阀门400(楼的单元阀门、或楼阀门、或小区阀门)，远程监控中心200报警并通知服务人员和家人来做及时处理，减少危险。

甲烷传感器S1、一氧化碳传感器S2和温度传感器S3的信号输出端AD0、AD1、AD2分别与单片机的相应端口连接。模数转换器将实时采集到的各传感器的模拟电压信号经由单片机内部模数转换器的模数转换成数字信号。单片机102设有本地存储器106，用来存储实时的数据信息，同时该单片机102也通过485总线或以太网与远程监控中心连接，以调出本报警器内存的检测数据并进行分析或者由远程监控中心调出长周期累计数据进行分析。本地报警器100当接收到远程监控中心200的通信指令时，单片机102按照远程监控中心200的要求，并按约定的波特率通过485总线或以太网发送给远程监控中心200。

图4为根据本发明实施例记忆型危险气体报警控制系统的控制流程图。如图4所示，远程监控中心200经过对所接收到的数据进行分析和处理，判断燃气和一氧化碳的浓度，如果燃气的浓度到达第一浓度阈值(燃气浓度偏高但又没达到第三浓度阈值)，则远程服务器产生控制信号，通过485总线或以太网传送给本地报警器100上控制继电器，来控制管路阀门的开关量的大小和通风设备，调节室内的空气质量；如果一氧化碳、燃气浓度继续增大，达到第二浓度阈值即燃气报警器的报警阈值时，单片机102通过DCF输出端口经三极管V4放大驱动本地控制继电器动作，通过蜂鸣器和指示灯向外传输报警信号；同时，本地控制继电器通过其I/O端口产生使能信号，关闭一级阀控阀门，进行暂时应急处理。当气体浓度继续上升，达到第三浓度阈值，此时已接近爆炸极限或对人身构成危害浓度，远程监控中心200将通过485总线或以太网打开网络远程受控继电器，关闭第二级室外管道阀门，切断气源，同时远程监控中心200报警并通知相关服务人员和家人。

优选地，按照相关的国家标准，LEL＝5％-15％为CH₄气体在空气中含量的爆炸极限。本实施例中，所述第一浓度阈值为CH₄占空气中的含量为1％，略低于国家规定的CH₄气体报警阈值浓度1.25％＝25％LEL；所述第二浓度阈值为CH₄占空气中的含量为1.25％，即国家规定的CH₄气体报警阈值浓度1.25％＝25％LEL；所述第三浓度阈值为CH₄占空气中的含量为2.5％，即国家规定的CH₄气体爆炸极限范围的下限值的50％。

二、两级存储设置

如图2所示，本实施例记忆型危险气体报警控制系统中，远程监控中心还包括：远程数据库201。远程数据库201，用于存储本地报警器100的单片机102上报的气体浓度数据，对预设时间周期的气体浓度数据进行分析，获取危险气体管路的维护数据。此外，本地报警器100的单片机102单元还包括本地存储器，用于存储气体浓度传感器上报的气体浓度数据。

本发明针对危险气体报警控制系统进行改进，独创并采用了两级存储系统。一级存储：把原来独立于单片机的外部存储器集成到了单片机内部，即采用带存储功能的单片机，这样一来，减少了电路面积，节省了成本，同时，用一个具有存储功能的单片机代替原有的单片机和外部存储器，节约了器件成本。在内部，单片机直接读取存储器中数据，并直接将数据写入存储器。同时将报警器的位置数据存储到存储器和远程二级存储中，远程二级存储通过总线，例如485总线或电力载波或以太网总线方式，进行信息传输，并记录到远程监控中心200，远程监控中心200的远程存储有利于数据的保存和处理，不受本地环境影响，提高了获取数据的安全性和可靠性。

三、两级报警设置

如图2所示，本实施例中，远程监控中心200还包括远程报警单元202，用于当气体浓度数据超过第三浓度阈值时，向维修人员或用户发送报警信息。本地报警器100还包括本地报警单元105，用于当危险气体浓度超过第二浓度阈值时，进行本地报警和/或向维修人员或用户发送报警信息。此处，第二浓度阈值，为国家规定的CH₄气体报警阈值浓度1.25％，而第三浓度阈值，为国家规定的CH₄气体爆炸极限范围的下限值的50％，即2.5％。

本发明对原有燃气报警系统的报警策略进行了改进和优化，在保留原有报警方式的同时，通过总线方式(如485总线、以太网等)把报警信息，包括燃气的浓度、报警的位置等相关信息通过通信网络进行主动上传给远程监控中心200，远程监控中心200报警并将信息发送给相关人员，做到了远程监控和报警。

综上，本发明记忆型危险气体报警控制系统对现有的燃气报警系统进行了改进，通过和远程监控中心的连接，实现了二级阀控、二级存储、二级报警，极大的提高了危险气体报警系统的安全性和可操作性，最大可能的保证了用户人身和财产的安全。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，包括本地报警器、远程监控中心和上级阀门控制装置，其中：

所述本地报警器，与所述远程监控中心相连接，位于易发生危险气体泄露的现场，用于采集所述现场的所述危险气体的气体浓度数据，并将所述气体浓度数据和现场位置数据上报至所述远程监控中心；

所述远程监控中心，与多个所述上级阀门控制装置相连接，用于当所述气体浓度数据超过第三浓度阈值时，根据所述现场位置数据确定控制现场气源的上级管路阀门，并向所述上级管路阀门对应的上级阀门控制装置发送关闭指令；

所述上级阀门控制装置，用于根据所述关闭指令，关闭所述上级管路阀门。

2.根据权利要求1所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，还包括：与所述本地报警器相连接的本地阀门控制装置；

所述远程监控中心，还用于当所述气体浓度数据超过低于所述第三浓度阈值的第一浓度阈值时，根据所述现场位置数据向所述本地报警器发送第一控制信号；

所述本地报警器，还用于根据所述第一控制信号，向所述本地阀门控制装置发送第一控制指令；

所述本地阀门控制装置，用于根据所述第一控制指令后，控制本地管路阀门，以降低危险气体浓度。

3.根据权利要求2所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，

所述本地报警器，还用于当所述气体浓度数据超过第二浓度阈值时，向所述本地阀门控制装置发送关闭指令，其中，所述第二浓度阈值高于所述第一浓度阈值，低于所述第三浓度阈值；

所述本地阀门控制装置，用于从所述本地报警器接收到所述关闭指令后，关闭本地阀门。

4.根据权利要求1所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，所述远程监控中心还包括远程数据库，该远程数据库用于存储所述本地报警器的单片机单元上报的气体浓度数据。

5.根据权利要求4所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，所述远程数据库还用于对预设时间周期的气体浓度数据进行分析，获取所述危险气体管路的维护数据。

6.根据权利要求4所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，所述本地报警器包括单片机单元，所述单片机单元还包括本地存储器，该本地存储器用于存储所述气体浓度传感器上报的气体浓度数据。

7.根据权利要求1所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，所述远程监控中心还包括远程报警单元，该远程报警单元用于当所述气体浓度数据超过所述第三浓度阈值时，进行服务器报警和/或向维修人员或用户发送报警信息。

8.根据权利要求7所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，所述本地报警器还包括本地报警单元，该本地报警单元用于当所述危险气体浓度超过第二浓度阈值时，进行本地报警和/或向维修人员或用户发送报警信息。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，所述本地报警器包括气体浓度传感器、温度传感器和单片机单元，其中：

所述气体浓度传感器，与单片机单元相连接，用于采集现场的危险气体的气体浓度数据；

所述温度传感器，与所述单片机单元相连接，用于采集所述现场的温度数据；

所述单片机单元，与所述远程监控中心相连接，用于按照第一预设周期从所述气体浓度传感器获取所述气体浓度数据；按照第二预设周期从所述温度传感器获取所述温度数据；根据所述温度数据，将所述气体浓度数据转换为标准气体浓度数据，将所述标准气体浓度数据和现场位置数据上报至所述远程监控中心。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，

所述本地报警器和所述远程监控中心通过485总线或以太网进行数据传输；

所述远程监控中心和所述上级阀门控制装置通过485总线或以太网进行数据传输。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的记忆型危险气体报警控制系统，其特征在于，

所述危险气体为家用燃气；

所述上级管路阀门为室外燃气阀门；

所述气体浓度传感器为甲烷传感器；

所述第三浓度阈值对应危险气体浓度接近爆炸极限或对人身构成伤害的浓度。

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