CN117040968A - 通信网关和智能燃气设备集成系统 - Google Patents
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Abstract
本公开的至少一实施例提供一种用于智能燃气设备集成系统的通信网关和包括该通信网关的智能燃气设备集成系统。该通信网关包括：有线接口电路；第一无线通信电路；第二无线通信电路；以及控制器。控制器配置通过第二无线通信电路与外部互联网平台进行通信，并且通过第一无线通信电路和接口电路与燃气用气设备集成系统进行通信，以从燃气灶、燃气热水器(采暖炉)、抽油烟机和燃气表接收状态信息并且基于控制信息和/或状态信息向燃气灶、燃气热水器(采暖炉)、抽油烟机和燃气表中的至少一个传输控制指令。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及家庭燃气设备多链路通信网关和包括该通信网关的智能燃气设备集成系统。
背景技术
当前我国城市人口的老龄化，使得大量的没有子女在身边的独户老人家庭在使用燃气用气设备时，由于生理的衰弱极容易造成燃气用气设备使用不当，出现燃气泄露和不安全隐患，因此我国城市每年经常造成燃气爆炸和火灾重大事故。需要燃气用气设备集成系统，其能够允许子女远程监控对燃气的使用，并且能够对燃气使用情况进行监测和控制，以避免家庭燃气事故的发生。
发明内容
本公开的至少一实施例提供一种用于智能燃气设备集成系统的通信网关，其包括：有线接口电路；第一无线通信电路；第二无线通信电路；以及控制器，其配置通过第二无线通信电路从外部控制设备接收控制信息，并且通过第一无线通信电路和接口电路与燃气用气设备、抽油烟机和燃气表进行通信，以从燃气用气设备、抽油烟机和燃气表接收状态信息并且基于控制信息和/或状态信息向燃气用气设备、抽油烟机和燃气表中的至少一个传输控制指令。第一无线通信电路是ISM无线通信电路、ZigBee无线通信电路或蓝牙无线通信电路。第二无线通信电路包括WiFi无线通信电路、蓝牙无线通信电路和NB-Iot无线通信电路中的至少一个。
例如，在一实施例中，控制器配置为通过有线接口电路与燃气表通信，并且配置为通过第一无线通信电路与燃气用气设备和抽油烟机进行通信。
例如，在一实施例中，第二无线通信电路是WiFi无线通信电路。通信网关还包括：第三无线通信电路，第三无线通信电路是蓝牙无线通信电路；以及第四无线通信电路，第四无线通信电路是NB-Iot无线通信电路。控制器配置为通过第二无线通信电路、第三无线通信电路和第四无线通信电路中的至少一个从外部控制设备接收控制信息。
例如，在一实施例中，第二无线通信电路和第四无线通信电路配置为通信地连接到互联网平台，并且第三无线通信电路配置为通信地连接到移动通信设备。
例如，在一实施例中，该通信网关还包括显示器以及输入部件。控制器还配置为从输入部件接收控制信息，以及控制显示器显示至少一部分状态信息。
例如，在一实施例中，控制指令包括关闭燃气表的阀门以停止向燃气用气设备供应燃气。
例如，在一实施例中，控制器被配置为将接收到的状态信息经由第二无线通信电路传输给外部控制设备，状态信息包括燃气表的燃气量数据、燃气表的阀门状态和燃气灶设备温度、抽油烟机的运行状态信息中的至少一个。
例如，在一实施例中，状态信息包括燃气表的运行状态信息、燃气用气设备的运行状态信息，并且控制器还被配置为，至少基于燃气用气设备是否正在运行的信息以及燃气表的运行状态信息，判断燃气用气设备是否处于用气异常状态。
例如，在一实施例中，控制指令包括从特定的燃气用气设备的多个预设的用气模式中选定其中一种用气模式。控制器还配置为，基于特定的燃气用气设备的燃气使用参数和选定的用气模式，来监测特定的燃气用气设备是否处于用气异常状态。
例如，在一实施例中，用气模式基于特定的燃气用气设备的功率及类型确定，且用气模式包括：大火模式、中火模式、小火模式。
例如，在一实施例中，抽油烟机还包括警报装置，警报装置与控制器通信地连接，且被配置为在燃气用气设备处于用气异常状态的情况下进行报警，以及燃气泄漏抽油烟机自动开启抽风。
例如，在一实施例中，燃气用气设备包括燃气灶、壁挂炉和燃气热水器中的至少一个。
本公开的至少一实施例提供一种智能燃气设备集成系统，包括：如上所述的通信网关，以及燃气用气设备、抽油烟机和燃气表。
例如，在一实施例中，该智能燃气设备集成系统还包括：互联网平台，用于与外部控制设备通信地连接，第二无线通信电路通信地连接到互联网平台。
例如，在一实施例中，该智能燃气设备集成系统还包括：控制中心，用于与外部控制设备通信地连接，第二无线通信电路经由互联网平台通信地连接到控制中心。控制器能够将接收到的状态信息经由第二无线通信电路、互联网平台和控制中心传输给外部控制设备，并且能够经由第二无线通信电路、互联网平台和控制中心从外部控制设备接收控制信息。
例如，在一实施例中，抽油烟机设置有定时开启装置，定时开启装置配置为在抽油烟机未运行的时间达到未运行时间阈值时，开启抽油烟机。
例如，在一实施例中，未运行时间阈值在500～2000小时之间。
本公开的至少一实施例提供多链路通信网关，其特征在于，是由多个通信串口UART(RXD和TXD，RXD2和TXD2，RXD3和TXD3，RXD4和TXD4)和一个SPI、I2C通信口的微处理器、显示器和键盘组成电路100，ISM无线通信电路200，WiFi无线通信电路300，蓝牙无线通信电路400，NB-IoT无线通信电路500，GM-Bus通信总线电路600，燃气泄漏检测电路700，稳压电路和锂电池组电路800所组成。
例如，在一实施例中，由多个通信串口UART(RXD和TXD，RXD2和TXD2，RXD3和TXD3，RXD4和TXD4)、一个SPI、I2C通信口的微处理器可以采用增强型51系列或ARM系列MCU芯片。
例如，在一实施例中，网关通过ISM无线通信电路200是和ISM无线通信智能燃气表、ISM无线通信抽油烟机、ISM无线通信燃气灶、ISM无线通信燃气热水器或采暖炉之间进行无线通信；所述的WiFi无线通信电路300是和WiFi路由器之间进行无线通信；所述的蓝牙无线通信电路400是和智能手机之间进行无线通信；所述的NB-IoT无线通信电路500是和广域网络(LPWAN)之间进行无线通信；所述的GM-Bus通信总线电路600是和GM-Bus智能燃气表或GM-Bus抽油烟机、GM-Bus燃气灶、GM-Bus热水器(采暖炉)之间进行有线数字通信。
例如，在一实施例中，蓝牙无线通信电路400是和智能手机之间，可以由智能手机APP软件操控多链路通信网关，以及多链路通信网关给智能手机提供燃气设备工作状态信息及燃气泄漏报警信息。
例如，在一实施例中，ISM无线通信电路200中PCB板ANT2天线也可以采用50Ω小型鞭形天线。
例如，在一实施例中，GM-Bus通信总线电路600，其特征在于：是由三稳压器W6-1、稳压二极管W6-2、比较器OP、三极管T6-1至T6-3、二极管D6-1、电阻R6-1至R6-9、电容C6-1至C6-3所组成。
例如，在一实施例中，燃气泄漏检测电路700是由燃气浓度传感器TGS、三端稳压器L7805、三极管T7-1、电阻R7-1至R7-3、电容C7-1所组成。
例如，在一实施例中，稳压电路和锂电池组电路800是由变压器LT、整流桥DZ、三端稳压器W1、串联锂电池充电控制芯片W2、三端稳压器W3和W4、MOS管PM、电容C1-C7、电阻R1和R2、8.4V串联充电锂电池所组成。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了根据本公开的实施例的智能燃气设备集成系统的示意图；
图2示出了根据本公开的实施例的通信网关的结构示意图；
图3示出了根据本公开的实施例的通信网关的电路原理图；
图4示出了根据本公开的另一实施例的智能燃气设备集成系统的示意图；
图5示出了图4中智能燃气设备集成系统中的燃气表的示意图；
图6示出了根据本公开的另一实施例的智能燃气设备集成系统的示意图；
图7示出了图6中智能燃气设备集成系统中的燃气表的示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排出其他元件或者物件。
图1示出了根据本公开的实施例的智能燃气设备集成系统的示意图。如图1所示，智能燃气设备集成系统包括通信网关10、燃气表20、抽油烟机70、燃气灶60、燃气热水器50、互联网平台80和城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90(控制中心)。燃气灶60和燃气热水器50统称为燃气用气设备。此外，燃气用气设备50、60还可以包括采暖炉(例如，壁挂炉)等，本公开不限于此。燃气用气设备50、60通过燃气管路与燃气表20连接，以由燃气表20向其供应燃气。在燃气用气设备集成系统的其他实施例中，还可以包括第二燃气表30或者用第二燃气表30替代燃气表20，本公开不限于此。燃气表20和第二燃气表30的区别是燃气表20通过有线通信电路与通信网关10连接，而第二燃气表30通过诸如ISM无线通信电路的无线通信电路与通信网关10连接。
如图1所示，通信网关10具有显示器11和输入部件12。在本示例中，输入部件12为键盘。此外，输入部件12也可以为调节旋钮、触摸键盘、按钮、操纵滚轮等其他形式，本公开不限于此。此外，输入部件12也可以包括用于接收用户手势以将其转换为控制信息的部件。用户可以对通信网关10的输入部件12进行操作以控制燃气用气设备集成系统的部件的运行。此外，显示器11可以向用户显示燃气用气设备集成系统的部件的状态信息。
图2示出了根据本公开的实施例的通信网关10的结构示意图。
如图2所示，通信网关10包括显示器11、输入部件12、微处理器电路、显示器和键盘电路100(控制器)、第一无线通信电路200、第二无线通信电路300、第三无线通信电路400、第四无线通信电路500、GM-BUS(Gas Meter Bus)接口电路(有线接口电路)600、AC-DC稳压充电锂电池电路800(供电电路)和燃气泄漏探测电路700。微处理器电路、显示器和键盘电路100与第一无线通信电路200、第二无线通信电路300、第三无线通信电路400、第四无线通信电路500、GM-BUS接口电路600、AC-DC稳压充电锂电池电路800和燃气泄漏探测电路700连接。
微处理器电路、显示器和键盘电路100、GM-BUS接口电路600和无线通信电路200-500可以用于对控制智能燃气设备集成系统中各个设备的运行以及与外部控制设备40通信并接收外部控制设备40的控制信号。因此，本公开的通信网关10以及包括该通信网关10的智能燃气设备集成系统为对燃气表20(和/或第二燃气表30)、燃气用气设备50、60和抽油烟机70进行远程控制、智能监控和远程监控提供了可能性。例如，独居老人的子女可以对老人是否按时做饭进行监控。并且，在监测到可能发生危险时，例如，燃气灶60火焰燃烧时间超出预定持续时间阈值时，远程关闭燃气供应以避免诸如锅烧干等危险情况的发生。
GM-BUS接口电路600、第一无线通信电路200、第二无线通信电路300、第三无线通信电路400、第四无线通信电路500用于使微处理器电路、显示器和键盘电路100与其他设备通信。
微处理器电路、显示器和键盘电路100利用第一无线通信电路200和GM-BUS接口电路600与燃气表20(和/或第二燃气表30)、燃气用气设备50、60和抽油烟机70通信，以从燃气表20(和/或第二燃气表30)、燃气用气设备50、60和抽油烟机70接收状态信息。状态信息可以包括燃气表20(和/或第二燃气表30)的燃气量数据、燃气表20(和/或第二燃气表30)的阀门状态和燃气用气设备50、60的设备温度态信息和抽油烟机70的运行功率信息。此外，状态信息还可以包括燃气表20(和/或第二燃气表30)的运行状态信息以及燃气用气设备50、60和抽油烟机70是否正在运行的信息。
第一无线通信电路200是ISM(工业、科学、医疗)无线通信电路，其具有短距离、低功耗、免许可和低成本的特点，此外还具有易受到干扰特点。由于可以将通信网关10设置在燃气表20(和/或第二燃气表30)、燃气用气设备50、60和抽油烟机70附近，且对于通信效率要求不高，因此，使用ISM无线通信电路特别适用于通信网关10与燃气表20(和/或第二燃气表30)、燃气用气设备50、60和抽油烟机70的通信，使得在低成本的情况下实现了有效的通信。在其他实施例中，第一无线通信电路200还可以是ZigBee无线通信电路或者其他类型的无线通信电路。
在本公开的一实施例中，微处理器电路、显示器和键盘电路100通过GM-BUS接口电路600与燃气表20有线通信，通过第一无线通信电路200与燃气用气设备50、60和抽油烟机70无线通信，以从燃气表20、燃气用气设备50、60和抽油烟机70接收状态信息。例如，通信网关10可以设置在燃气表20附近，或者安装在燃气表20内与燃气表20一起出售。
微处理器电路、显示器和键盘电路100还利用第二无线通信电路300、第三无线通信电路400和第四无线通信电路500中的至少一个从外部控制设备接收控制信息。因此，微处理器电路、显示器和键盘电路100可以将上述状态信息传输给外部控制设备40，以供外部控制设备40对燃气使用情况进行监控。外部控制设备40可以为移动电话、平板电脑、遥控器等。
在本实施例中，通信网关10设置有多种类型的无线通信电路。第二无线通信电路300是WiFi无线通信电路，第三无线通信电路400是蓝牙无线通信电路，并且第四无线通信电路500是NB-IoT无线通信电路。这些无线通信电路允许用户通过各种通信频段和通信标准与微处理器电路、显示器和键盘电路100通信以利用通信网关10与智能燃气集成系统中的部件进行通信，为用户提供便利性和灵活性。例如，用户可以利用其移动设备(外部控制设备40)的蓝牙功能通过第三无线通信电路400与通信网关10的微处理器电路、显示器和键盘电路100通信。例如，用户可以利用其移动设备的WiFi功能、数字蜂窝移动通信功能(4G(第四代)、5G(第五代))等与城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90通信，以进而经由互联网平台80与通信网关10的微处理器电路、显示器和键盘电路100通信，而微处理器电路、显示器和键盘电路100则例如通过第二无线通信电路300和第四无线通信电路500，并经由互联网平台80与城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90通信。例如，用户可以利用诸如智能手机的移动设备和安装在移动设备上的应用程序(APP)通过互联网平台80访问城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90。因此，微处理器电路、显示器和键盘电路100的通信和控制功能被互联网平台80和城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90拓展和支撑。微处理器电路、显示器和键盘电路100可以允许相对低的运算效率和存储能力，以降低成本。例如，互联网平台80是支持NB-IoT/WiFi/5G/4G通信的互联网平台80。
微处理器电路、显示器和键盘电路100可以基于控制信息向燃气表20(和/或第二燃气表30)、燃气用气设备50、60和抽油烟机70传输控制指令。例如，控制指令可以包括关闭燃气表20(和/或第二燃气表30)的阀门以停止向燃气用气设备供应燃气。例如，当从燃气表20(和/或第二燃气表30)和经由燃气表20(和/或第二燃气表30)供气的燃气用气设备50、60接收到的状态信息显示，用户已经使用特定的燃气用气设备50、60超过预定阈值时间，则微处理器电路、显示器和键盘电路100经由第一无线通信电路200向燃气表20(和/或第二燃气表30)发送控制指令，以关闭燃气表20(和/或第二燃气表30)的阀门。这样，以燃气灶60为例，当用户由于烹饪而使燃气灶60处于点火状态(使用状态)超过预定时间时，为了避免烧干，微处理器电路、显示器和键盘电路100发送关闭燃气表20的阀门以停止向燃气灶60供应燃气的控制指令，以自动地停止燃气灶60的使用。可以由微处理器电路、显示器和键盘电路100本身基于状态信息来生成控制指令。也可以经由微处理器电路、显示器和键盘电路100将状态信息传输到城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90，并由城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90生成控制指令，并经由微处理器电路、显示器和键盘电路100传输给燃气表20(和/或第二燃气表30)和/或燃气用气设备50、60。城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90可以是城市管道燃气终端安全管理物联网服务器。
此外，微处理器电路、显示器和键盘电路100还可以基于从燃气表20(和/或第二燃气表30)和燃气用气设备50、60接收到的状态信息，向抽油烟机70发送控制指令。例如，基于燃气表20(和/或第二燃气表30)的燃气流量、燃气用气设备50、60的火焰附近的设备温度，通过公式或通过查表的方式选择合适的抽油烟机70的运行功率(抽风速率)，并向抽油烟机70发送相应的指示抽油烟机70的电机(未示出)的运行功率水平的控制指令。因此，可以智能化地控制抽油烟机70的运行。
图3示出了根据本公开的实施例的通信网关10的电路原理图。
如图3所示，微处理器电路、显示器和键盘电路100包括微处理器IC1，该微处理器IC1可以采用增强型51系列芯片或ARM系列芯片，但本公开不限于此。显示器11采用I2C总线的液晶屏(I2C总线显示器IC1-1)，输入部件12采用键盘JP，其均连接到或包括于微处理器电路、显示器和键盘电路100。该微处理器电路、显示器和键盘电路100还包括电阻R1-1至R1-4、电容C1-1至C1-4。
第一无线通信电路200可以采用433/868/915MHz频段，该频段属于免费许可频段。第一无线通信电路200包括ISM无线通信微处理芯片IC2、晶振X1、电阻R2-1和R2-2、电容C2-1至C2-11、PCB收发天线ANT2。
第二无线通信电路300采用802.11b/g/n通信协议。第二无线通信电路300包括WiFi通信模块IC3、电阻R3-1至R3-5、电容C3-1和C3-2、PCB收发天线ANT3。
第三无线通信电路400采用数据包、有着主从架构协议通信。第三无线通信电路400包括蓝牙芯片IC4、晶振X2、电阻R4-1和R4-2、电容C4-1至C4-3、电感L4-1和L4-2、PCB收发天线ANT4。
第四无线通信电路500采用低功耗、广覆盖无线通信的窄带物联网。第四无线通信电路500包括NB-IoT通信模块IC5、SIM卡IC6、防静电器CD、二极管D5-1、电阻R5-1至R5-4、电容C5-1至C5-6。
GM-BUS接口电路600采用供电和通信共享的两线制总线连接智能燃气表，完成给智能燃气表供电6V和数字通信。GM-BUS接口电路600包括三稳压器W6-1、稳压二极管W6-2、比较器OP、三极管T6-1至T6-3、二极管D6-1、电阻R6-1至R6-9、电容C6-1至C6-3。
AC-DC稳压充电锂电池电路800是采用200VAC供电和可充电锂电池充电供电的稳压电路。AC-DC稳压充电锂电池电路800包括电源变压器LT、整流电桥DZ、三端稳压器W1、锂电池充电芯片W2、三端稳压器W3和W4、MOS管PM、双节锂电池BT、电阻R1和R2、电容C1至C7。
燃气泄漏探测电路700采用金属氧化物半导体燃气浓度传感器进行燃气泄漏检测电路。燃气泄漏探测电路700包括燃气浓度传感器TGS、三端稳压器L7805、三极管T7-1、电阻R7-1至R7-3、电容C7-1。
微处理器电路、显示器和键盘电路100还可以从燃气泄漏探测电路700接收指示燃气浓度的燃气泄漏信息，并经由第二至第四无线通信电路300-500将该燃气泄漏信息上传到城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90。若城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90基于燃气泄漏信息判断可能发生燃气事故(例如，燃气浓度超过预定阈值)，则立即生成关闭燃气表的控制信息和警报信息。城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90将控制信息发送给微处理器电路、显示器和键盘电路100。微处理器电路、显示器和键盘电路100基于控制信息，向燃气表发出控制指令以关闭燃气表20(和/或第二燃气表30)。警报信息可以直接由城市管道燃气终端安全管理物联网服务网站90发送给用户的移动设备(外部控制设备40)，或者发送给微处理器电路、显示器和键盘电路100，然后微处理器电路、显示器和键盘电路100基于警报信息将控制指令发送给安装在家中的警报装置(未示出)，以发出声音警报。
微处理器电路、显示器和键盘电路100的微处理器IC1具有多个通信端口UART(RXD2和TXD2，RXD3和TXD3，RXD4和TXD4)和一个SPI通信口。端口RXD2和TXD2通过上拉电阻R5-3和R5-4分别连接NB-IoT通信模块IC7的端口TXD和RXD以进行通信，NB-IoT通信模块IC7的端口EN和RESET通过上拉电阻R5-1和R5-2、电容C5-5和C5-6与微处理器IC1的端口P1.2和PI.2连接以进行使能和复位控制。NB-IoT通信模块IC7的端口VSIM、VSIM_DATA、VSIM_CLK、VSIM_RST分别连接SIM卡IC8的端口VPP、DAT、CLK、RST。CD为防静电器件，电容C5-1至C5-4为电源滤波电容。NB-IoT通信模块IC7的端口RF_ANT经收发天线进行NB-IoT无线通信。
微处理器电路、显示器和键盘电路100的微处理器IC1选用有4个通信串口UART(RXD和TXD，RXD2和TXD2，RXD3和TXD3，RXD4和TXD4)和一个SPI、I2C通信口。端口RXD2和TXD2分别连接GM-Bus接口电路600中三极管T6-3的发射极和三极管T6-1的基极。微处理器IC1的端口RXD读取的电压逻辑通信信号，是由燃气表20发出的电流逻辑通信信号，通过GM-Bus接口电路600中电阻R6-4会获得压降的通信小信号，再经二极管D6-1、电阻R6-7至R6-9、电容C6-2、比较器OP、三极管T6-3和电阻R6-5与R5-6组成的小电流逻辑通信信号转换成逻辑电压通信信号经三极管T6-3的发射极输出被端口RXD读取。微处理器IC1的端口TXD发出的电压逻辑通信信号，经三极管T6-1和T6-2、电阻R6-1至R6-3使稳压管W6-2按发出的电压逻辑通信信号调制稳压管W6-2开路和短路，形成三端稳压器W6-1输出端有3V的调制通信信号经GM-Bus被燃气表20所接收。
微处理器IC1的端口RXD2和TXD2通过上拉电阻R5-3和R5-4分别连接NB-IoT通信模块IC5的端口TXD和RXD进行收发通信，NB-IoT通信模块IC5的EN和RESET通过上拉电阻R5-1和R5-2、电容C5-5和C5-6连接微处理器IC1的P1.2和PI.2端口进行使能和复位控制，NB-IoT通信模块IC5的端口VSIM、VSIM_DATA、VSIM_CLK、VSIM_RST分别连接SIM卡IC6的端口VPP、DAT、CLK、RST。CD为位防静电器件，电容C5-1至C5-4为电源滤波电容。NB-IoT通信模块IC5的RF_ANT经收发天线进行NB-IoT无线通信。
微处理器IC1的RXD3和TXD3端口通过上拉电阻R3-3和R3-4分别连接WiFi通信模块IC3的TXD0和RXD0，WiFi通信模块IC3的端口EN连接微处理器IC1的端口P2.7控制WiFi通信模块IC3的通信使能，WiFi通信模块IC3的PCB板收发天线进行WiFi无线通信。
微处理器IC1的端口RXD4和TXD4通过上拉电阻R4-1和R4-2分别连接蓝牙芯片IC4的端口TXD和RXD，蓝牙芯片IC4的端口BT_RF通过电感L4-1和L4-2、电容C4-3和PCB板收发天线进行蓝牙无线通信。
微处理器IC1的SPI通信口的端口SCLK-2、MISO-2、MOSI-2、SS分别对应连接ISM通信芯片IC2的SCLK、MISO、MOSI、CSN。微处理器IC1的P12.0、P2.1、P2.6分别连接ISM通信芯片IC2的端口trx_ce、pwr_up、txEN进行收发控制；ISM通信芯片IC2的端口ANT1、ANT2连接PCB板ANT2和C2-5至C2-8组成ISM通信的收发天线；晶振X1、电容C2-10和C2-11、电阻R2-2组成的时钟震荡电路接入ISM通信芯片IC2的端口XC1和XC2。
微处理器IC1的端口P0.6、P0.7分别连接燃气泄漏检测电路700中电阻R7-1与三极管T7-1的基极和气敏传感器TGS的输出端口2。P0.6的高低电平控制三极管T7-1的截止和导通。P0.7为AD口检测气敏传感器TGS的输出端口2模拟电压信号的大小判断环境燃气泄漏浓度。
AC-DC稳压充电锂电池电路800中220VAV输入电源变压器LT的初级，次级输出的交流电压经整流电桥DZ和滤波电容C1、C2由三端稳压器W1输出9V供给锂电池充电芯片W2，经端口CS、PDR1控制MOS管PM，由Vout输出8.4V电压给双节锂电池BT进行充电，双节锂电池BT的电压经三端稳压器W3和W4分别输出VCC1＝3.3V、VCC2＝3.6V电压，VDD＝8.4V电压。
图4是根据本公开的另一实施例的燃气用气设备集成系统的示意图。如图4所示，燃气用气设备集成系统包括燃气表110、通过燃气管路120与燃气表110连通的燃气用气设备130、140和控制器180。在燃气用气设备130、140处设置有温度传感器132、142，该温度传感器132、142被配置为检测该燃气用气设备130、140的设备温度。控制器180与温度传感器132、142通信地连接，并从该温度传感器132、142获取设备温度。控制器180配置为在燃气用气设备130、140处于运行状态达到阈值时间的情况下，将设备温度与预设的设备温度阈值相比较，若设备温度低于设备温度阈值，则确定所述燃气用气设备130、140处于用气异常状态。例如，控制器180可以是如上所述的通信网关10或者是如上所述的通信网关10中的控制器100。例如，燃气表110可以是如上所述的燃气表20或第二燃气表30。
燃气用气设备130、140可以包括燃气灶130、壁挂炉和燃气热水器140中的一个或多个。温度传感器132、142可以设置在燃气用气设备130、140的出火口附近，以感测燃气用气设备130、140的出火口附近的温度。温度传感器132、142可以是独立于燃气用气设备130、140售卖的温度传感器132、142。在其他示例中，温度传感器132、142也可以是与燃气用气设备130、140一起售卖的温度传感器132、142。例如，燃气用气设备130、140可以是如上所述的燃气用气设备50、60。
该燃气用气设备集成系统利用设置在燃气用气设备130、140处的温度传感器132、142通过监测燃气用气设备130、140处于运行状态的时间以及燃气用气设备130、140的设备温度，来监测燃气泄漏。因此，能够更准确地监测燃气泄漏，避免了厨房油烟的影响。
此外，燃气用气设备集成系统还包括抽油烟机150。抽油烟机150设置有定时开启装置，该定时开启装置配置为在抽油烟机150未运行的时间达到未运行时间阈值时，开启抽油烟机150。系统的控制器180可以与定时开启装置通信地连接以控制定时开启装置的操作。例如，抽油烟机150可以是如上所述的抽油烟机70。
例如，未运行时间阈值在500～2000小时的范围内。例如，发生燃气爆炸的最低燃气浓度天然气为5％、最小的厨房空间按2*4*2.8＝22.4m3计算：22.4m3*5％＝1.12m3＝1120L。也就是说，泄漏量达到1120L时，遇到火源会发生爆炸。假设发生小于0.5L/h的燃气泄漏，并且厨房空间绝对密封，需要2240小时达到可能发生爆炸的浓度。由于系统中的油烟机在未运行的时间达到未运行时间阈值时，自动开启运行一段时间，对厨房进行换气，避免长时间不用厨房时，发出微小泄漏造成燃气浓度过高，从而有效地将燃气泄漏控制在低于爆炸极限的范围内。
因此，利用定时开启装置在在抽油烟机150未运行的时间达到未运行时间阈值时开启抽油烟机150，进一步避免了燃气泄漏事故发生的可能性。
此外，作为补充，燃气用气设备集成系统还可以以其他方式确定燃气用气设备130、140是否处于用气异常状态。通过多种方式共同地确定燃气用气设备130、140是否处于用气异常状态，有助于更准确地检测到燃气泄漏。
燃气用气设备130、140可以设置有开关131、141，该开关131、141配置为基于用户的操作而开启或关闭该燃气用气设备130、140。该开关131、141被配置为具有通信功能，控制器180被配置为与开关131、141通信地连接，以通过开关131、141获得相应的燃气用气设备130、140是否正在运行的信息。此外，控制器180还被配置为与燃气表110通信地连接，以从燃气表110获取关于燃气表110运行状态的信息。控制器180被配置为至少基于燃气用气设备130、140是否正在运行的信息以及燃气表110的运行状态的信息，判断燃气用气设备130、140是否处于用气异常状态。例如，如果燃气用气设备130、140的开关131、141为打开状态，则可以确定燃气用气设备130、140正在运行。如果燃气用气设备130、140的开关131、141为关闭状态，则可以确定燃气用气设备130、140没有运行。如果燃气用气设备130、140没有运行，而燃气表110的运行状态的信息表明燃气表110正在输送燃气，则可以确定燃气用气设备130、140处于用气异常状态。
燃气用气设备集成系统还可以包括遥控器160，其配置为选择性地与燃气用气设备130、140中的特定燃气用气设备130、140通信。例如，遥控器160可以为如上所述的外部控制设备40，并且经由通信网关10与燃气用气设备通信。并且，遥控器160设置有用户接口和遥控通信模块。用户接口允许用户在遥控器160中从该特定燃气用气设备130、140的多个预设的用气模式中选定其中一种用气模式。例如，用气模式可以包括大火模式、中火模式、小火模式，其基于使用特定燃气用气设备的功率及类型确定。遥控通信模块用于与控制器180通信地连接，以便将选定的用气模式以控制信息的形式发送至控制器180。控制器180还配置为基于特定燃气用气设备130、140的燃气使用参数和选定的用气模式，来监测特定燃气用气设备130、140是否处于用气异常状态。外部控制设备可以为诸如手机、平板电脑的移动设备。
例如，如果用气模式是小火模式，但是燃气使用参数表明燃气用气设备130、140消耗了远大于燃气用气设备130、140在小火模式中所对应的燃气量，则可以确定燃气用气设备130、140处于用气异常状态。
燃气用气设备集成系统还可以包括警报装置(未示出)，警报装置与控制器180通信地连接，且被配置为在燃气用气设备130、140处于用气异常状态的情况下进行报警。在一示例中，该警报装置是能够发出声音警报的报警器。在一示例中，警报装置配置为通过无线网络向远程与燃气监控平台通信，以选择性地发送警报信息。
此外，还可以利用燃气表110本身确定燃气用气设备130、140是否处于用气异常状态。
图5是图4中燃气用气设备集成系统中的燃气表110的示意图。如图2所示，燃气表110包括燃气入口111、燃气出口112、设置燃气入口111处的燃气入口阀114以及诸如电机的动力机构115。该燃气入口阀114配置为处于常开状态，其在无指令时处于打开状态。动力机构115配置为基于控制器180确定燃气用气设备130、140处于用气异常状态而关闭燃气入口阀114。例如，燃气表110可以为如上所述的燃气表30。
燃气表110还可以包括设置在燃气入口111处、燃气入口阀114的上游的第一传感器113。这里，按照燃气流动方向定义“上游”和“下游”。控制器180接收来自第一传感器113的压力值，且在第一传感器113的压力值高于第一最大压力阈值或低于第一最小压力阈值时，确定所述燃气表110处于用气异常状态。例如，该第一传感器113可以是温压传感器。
此外，燃气表110还可以包括第二传感器116，其安装在燃气出口112处；控制器180配置为接收来自第一传感器113和第二传感器116的压力值，并确定二者的压力差是否超过预定阈值压力差，其中，当压力差超过阈值压力差时，确定燃气表110处于用气异常状态。
图6是根据本公开的另一实施例的燃气用气设备集成系统的示意图。与图1所示的实施例中相同的部件将以相同的标号列出。图6所示的燃气用气设备集成系统与图1所示的燃气用气设备集成系统的不同在于，图6中的燃气表170的构造不同。例如，燃气表170可以为如上所述的燃气表20或第二燃气表30。
图7是图6中燃气用气设备集成系统中的燃气表170的示意图。如图7所示，燃气表170包括燃气入口171、燃气出口172、设置燃气入口171处的燃气入口阀174、设置在燃气出口172处的燃气出口阀176、第一动力机构175和第二动力机构177。第一动力机构175和第二动力机构177分别配置为独立地控制燃气入口阀174和燃气出口阀176的开闭，使得燃气入口阀174和燃气出口阀176能够彼此独立地打开和关闭。该燃气出口阀176配置为处于常开状态，且该燃气入口阀174配置为处于常关状态，并且在收到来自控制器的用气指令时打开。燃气入口阀174和燃气出口阀176均能基于控制器180确定燃气用气设备130、140处于用气异常状态而关闭。
燃气表170还可以包括设置在燃气入口171处、燃气入口阀174上游的第一传感器178，控制器接收来自第一传感器178的压力值，且在第一传感器178的压力值高于第一最大压力阈值或低于第一最小压力阈值时，确定所述燃气表170处于用气异常状态。
此外，燃气表170还可以包括安装在燃气入口171处、燃气入口阀174下游的第三传感器178和安装在燃气出口172处、燃气出口阀176上游的第二传感器179；控制器配置为接收来自第三传感器178和第二传感器179的压力值，并确定二者的压力差是否超过预定阈值压力差，其中，当压力差超过阈值压力差时，确定燃气表170处于用气异常状态。
本公开的范围并非由上述描述的实施方式来限定，而是由所附的权利要求书及其等同范围来限定。
Claims (25)
1.一种用于智能燃气设备集成系统的通信网关，其包括：
有线接口电路；
第一无线通信电路；
第二无线通信电路；以及
控制器，其配置通过所述第二无线通信电路从外部控制设备接收控制信息，并且通过所述第一无线通信电路和所述接口电路与燃气用气设备、抽油烟机和燃气表进行通信，以从所述燃气用气设备、所述抽油烟机和所述燃气表接收状态信息并且基于所述控制信息和/或所述状态信息向所述燃气用气设备、所述抽油烟机和所述燃气表中的至少一个传输控制指令，
其中，所述第一无线通信电路是ISM无线通信电路、ZigBee无线通信电路或蓝牙无线通信电路，
其中，所述第二无线通信电路包括WiFi无线通信电路、蓝牙无线通信电路和NB-Iot无线通信电路中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的通信网关，其中，
所述控制器配置为通过所述有线接口电路与所述燃气表通信，并且配置为通过所述第一无线通信电路与所述燃气用气设备和所述抽油烟机进行通信。
3.根据权利要求1所述的通信网关，其中，
所述第二无线通信电路是WiFi无线通信电路；
并且所述通信网关还包括：
第三无线通信电路，所述第三无线通信电路是蓝牙无线通信电路；以及
第四无线通信电路，所述第四无线通信电路是NB-Iot无线通信电路，
其中所述控制器配置为通过所述第二无线通信电路、所述第三无线通信电路和所述第四无线通信电路中的至少一个从外部控制设备接收控制信息。
4.根据权利要求3所述的通信网关，其中，
所述第二无线通信电路和所述第四无线通信电路配置为通信地连接到互联网平台，并且
所述第三无线通信电路配置为通信地连接到移动通信设备。
5.根据权利要求1所述的通信网关，还包括：
显示器；以及
输入部件；
所述控制器还配置为从所述输入部件接收控制信息，以及控制所述显示器显示至少一部分所述状态信息。
6.根据权利要求1所述的通信网关，其中，
所述控制指令包括关闭所述燃气表的阀门以停止向燃气用气设备供应燃气。
7.根据权利要求1所述的通信网关，其中，
所述控制器被配置为将接收到的所述状态信息经由所述第二无线通信电路传输给所述外部控制设备，所述状态信息包括所述燃气表的燃气量数据、所述燃气表的阀门状态和所述燃气灶设备温度、所述抽油烟机的运行状态信息中的至少一个。
8.根据权利要求1或7所述的通信网关，其中，
所述状态信息包括燃气表的运行状态信息、燃气用气设备的运行状态信息，并且所述控制器还被配置为，至少基于所述燃气用气设备是否正在运行的信息以及燃气表的运行状态信息，判断所述燃气用气设备是否处于用气异常状态。
9.根据权利要求1所述的通信网关，其中，
所述控制指令包括从特定的所述燃气用气设备的多个预设的用气模式中选定其中一种用气模式，
所述控制器还配置为，基于特定所述的燃气用气设备的燃气使用参数和所述选定的用气模式，来监测特定的所述燃气用气设备是否处于用气异常状态。
10.根据权利要求9所述的通信网关，其中，
所述用气模式基于所述特定的燃气用气设备的功率及类型确定，且用气模式包括：大火模式、中火模式、小火模式。
11.根据权利要求9所述的抽油烟机，其中，
所述抽油烟机还包括警报装置，所述警报装置与控制器通信地连接，且被配置为在燃气用气设备处于用气异常状态的情况下进行报警，以及燃气泄漏抽油烟机自动开启抽风。
12.根据权利要求1所述的通信网关，其中，
所述燃气用气设备包括燃气灶、壁挂炉和燃气热水器中的至少一个。
13.一种智能燃气设备集成系统，包括：
根据权利要求1-12中任一项所述的通信网关，以及所述燃气用气设备、抽油烟机和燃气表。
14.根据权利要求13所述的智能燃气设备集成系统，还包括：
互联网平台，用于与所述外部控制设备通信地连接，所述第二无线通信电路通信地连接到所述互联网平台。
15.根据权利要求14所述的智能燃气设备集成系统，还包括：
控制中心，用于与所述外部控制设备通信地连接，所述第二无线通信电路经由所述互联网平台通信地连接到控制中心，
所述控制器能够将接收到的所述状态信息经由所述第二无线通信电路、所述互联网平台和所述控制中心传输给所述外部控制设备，并且能够经由所述第二无线通信电路、所述互联网平台和所述控制中心从所述外部控制设备接收控制信息。
16.根据权利要求13所述的智能燃气设备集成系统，其中，
所述抽油烟机设置有定时开启装置，所述定时开启装置配置为在所述抽油烟机未运行的时间达到未运行时间阈值时，开启抽油烟机。
17.根据权利要求16所述的智能燃气设备集成系统，其中，
所述未运行时间阈值在500～2000小时之间。
18.多链路通信网关，其特征在于，是由多个通信串口UART(RXD和TXD，RXD2和TXD2，RXD3和TXD3，RXD4和TXD4)和一个SPI、I2C通信口的微处理器、显示器和键盘组成电路100，ISM无线通信电路200，WiFi无线通信电路300，蓝牙无线通信电路400，NB-IoT无线通信电路500，GM-Bus通信总线电路600，燃气泄漏检测电路700，稳压电路和锂电池组电路800所组成。
19.根据权利要求18所述的由多个通信串口UART(RXD和TXD，RXD2和TXD2，RXD3和TXD3，RXD4和TXD4)、一个SPI、I2C通信口的微处理器可以采用增强型51系列或ARM系列MCU芯片。
20.根据权利要求18所述的多链路通信，其特征在于：网关通过ISM无线通信电路200是和ISM无线通信智能燃气表、ISM无线通信抽油烟机、ISM无线通信燃气灶、ISM无线通信燃气热水器或采暖炉之间进行无线通信；所述的WiFi无线通信电路300是和WiFi路由器之间进行无线通信；所述的蓝牙无线通信电路400是和智能手机之间进行无线通信；所述的NB-IoT无线通信电路500是和广域网络(LPWAN)之间进行无线通信；所述的GM-Bus通信总线电路600是和GM-Bus智能燃气表或GM-Bus抽油烟机、GM-Bus燃气灶、GM-Bus热水器(采暖炉)之间进行有线数字通信。
21.根据权利要求19所述的蓝牙无线通信电路400是和智能手机之间，可以由智能手机APP软件操控多链路通信网关，以及多链路通信网关给智能手机提供燃气设备工作状态信息及燃气泄漏报警信息。
22.根据权利要求19所述的ISM无线通信电路200中PCB板ANT2天线也可以采用50Ω小型鞭形天线。
23.根据权利要求19所述的GM-Bus通信总线电路600，其特征在于：是由三稳压器W6-1、稳压二极管W6-2、比较器OP、三极管T6-1至T6-3、二极管D6-1、电阻R6-1至R6-9、电容C6-1至C6-3所组成。
24.燃气泄漏检测电路700，其特征在于：是由燃气浓度传感器TGS、三端稳压器L7805、三极管T7-1、电阻R7-1至R7-3、电容C7-1所组成。
25.稳压电路和锂电池组电路800，其特征在于：是由变压器LT、整流桥DZ、三端稳压器W1、串联锂电池充电控制芯片W2、三端稳压器W3和W4、MOS管PM、电容C1-C7、电阻R1和R2、8.4V串联充电锂电池所组成。
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