物聯網技術在室內燃氣安全中的探索

張靜 李小磊

摘要：針對目前我國燃氣安全問題，本文從多角度分析了我國室內燃氣安全事故現狀及原因。并著重對室內燃氣安全問題設計出了一系列基于物聯網技術的防范技術措施，旨在防范室內燃氣安全事故的發生。本文根據現實生活中物聯網的相關技術，設計出基于物聯網技術的戶內燃氣安全管理系統，包括燃氣安全保障設備、燃氣事故應急處理設備、燃氣事故處理系統等。

關鍵詞：燃氣安全;燃氣安全事故分析;物聯網技術

引言

戶內燃氣安全隱患巨大，對人所造成的傷害難以預測，雖有大量的措施來進行防護，但至今為止仍然收效甚微。最典型的防護措施是燃氣報警器，它受環境、人為和機械本身磨損等各種因素影響，往往會報警不及時，從而產生巨大損失。因此，將新興科技物聯網和燃氣表結合，建立一個物聯網燃氣安全預警的體系，可以對戶內燃氣情況進行檢測，實時觀察，預防和排除燃氣危險，對自己和他人負責。

1室內燃氣安全事故原因分析

1.1燃氣經營企業負責管理的燃氣設施的泄漏

①表前管道泄漏。目前在役的表前燃氣管道材料多為鍍鋅管材和涂塑管材，上述兩種材料容易因被包封或者長期處于潮濕環境中而造成銹蝕穿孔，

而引發燃氣泄漏。②球閥泄漏。由于本身質量、客戶使用不當原因會造成球閥腐蝕、磨損和密封材料老化，從而導致閥門漏氣。③燃氣表泄漏。中間軸密封件老化會引起燃氣表泄漏，一般發生在使用時間較長的燃氣表表上，且容易受到溫度變化的影響。

1.2客戶負責管理的燃氣設施的泄漏

①燃氣灶具泄漏。一般分為3種情況：一種是燃具在未使用狀態下的泄漏，多與灶具閥門中有雜質造成燃氣灶具閥門關閉不嚴和灶具回火有關;第二種是燃氣灶具在正常使用狀態下的泄漏，如果供氣壓力超出燃氣灶具正常使用時的壓力范圍，也會導致燃氣泄漏;第三種是客戶未使用帶自動熄火保護裝置或自動熄火保護裝置失效的灶具，灶具開關使用完未關導致的燃氣泄漏;②表后泄漏。主要有4種情況：一是因為客戶私自對燃氣管道進行拆改以及在燃氣管道上懸掛重物造成螺紋連接的管道發生泄漏;二是因燃氣管老化龜裂造成的膠管處發生泄露;三是因燃氣軟管在外力作用下脫落引發的泄漏;四是因老鼠咬破燃氣軟管導致的泄漏等。

2基于物聯網技術的智能燃氣檢測系統的設計與實現

2.1戶內燃氣報警器的工作原理

本模塊的工作原理是：當燃氣報警器介入電源的狀態下，燃氣報警器內部的空氣傳感器采集空氣信息，將信息轉化為電信號并輸出到控制系統進行檢測。當戶內發生煤氣泄漏，燃氣報警器內部的空氣傳感器采集到的異常空氣信息，將異常信息轉化為電信號輸出到主控制系統中，主控制系統接收到異常信號后，輸出切斷指令，電磁切斷閥接收到指令后切斷燃氣。

2.2閾值預警

（1）閾值預警控制系統的功能。通過對燃氣在管道中的氣體壓力進行實時檢測，當氣體壓力出現異常的情況時，設備將會立即切斷氣源，并通過物聯網的專有通信通道將信息傳遞給人工控制中心進行預警。（2）閾值預警控制系統的工作原理。在物聯網中，核心CPU是最為重要的模塊，大部分的數據處理都在此處完成。因此可以在物聯網燃氣表的CPU控制模塊中設定安全的燃氣界限和閾值。當物聯網燃氣表內壓力傳感器采集到的氣壓超過所設定的最高閾值或低于所設定的最低閾值時，立即切斷燃氣表，斷絕燃氣供應，并立即將報警信息通過物聯網的專有通信通道傳遞給人工控制中心，避免爆炸、有害氣體蔓延等情況發生，減少對生命健康和財產安全的危害。（3）閾值預警控制系統的優缺點。此方案的好處在于將燃氣供應氣體的壓力限定在一定的范圍內，避免出現因壓力異常出現燃氣泄漏而造成的巨大損失，但其缺點也很明顯。如會對一些不可短缺燃氣的行業，造成一定的損失的損失，又或者在極端的天氣下突然斷去戶內燃氣供應，影響群眾供熱等。

2.3流量檢測控制系統

（1）流量檢測控制系統的功能。通過對燃氣在管道中流速的實時檢測，當流量出現異常大或異常微小的情況時，該設備將會立即切斷氣源，并通過物聯網的專有通信通道將信息傳遞給人工控制中心進行預警。（2）流量檢測控制系統的工作原理。流量檢測控制系統由超聲波傳感器和CPU控制模塊組成。超聲波傳感器負責檢測管道中燃氣的實時流速;并輸出相應的流速數據信號到CPU控制模塊;CPU控制模塊負責對流速數據的計算并將其換算為流量，再與燃氣表標稱最大流量及最小流量進行比對，如果出現持續出現超出正常范圍的流量，則CPU控制模塊負責控制電磁切斷閥的進行關閉。（3）本系統工作的異常工況有3種：第一種是異常的燃氣流量。異常流量的確定是根據客戶家中的燃氣灶具，計算出最小流量Qmin和最大流量Qmax，當用戶實時的流量Q>Qmax或者Q<Qmin時，CPU控制模塊控制電磁切斷閥關閉切斷氣源。第二種是異常的用氣時間。利用CPU控制模塊分析計算出客戶的日常用氣規律，取當前時間前10日的日有效用氣（有效用氣是指日用氣量不為零）時間的平均值作為正常用氣時間T。，當前用氣時間為T，當用氣時間T。>0.5T時，CPU控制模塊將發出警示音，如果是客戶在正常用氣，客戶可以進行復位，控制系統將重新進行計時，如客戶未及時進行復位，當T。>0.6T時CPU控制模塊將控制電磁切斷閥關閉切斷氣源。第三種是異常的日用氣量。利用數據采集模塊和數據分析模塊計算出客戶的日常用氣規律，取當前時間前10日的日有效用氣（有效用氣是指日用氣量不為零）量的平均值作為正常用氣量V。，當前用氣量為V，當客戶用氣量V。>0.5V時，CPU控制模塊將發出警示音，如果是客戶在正常用氣，客戶可以進行復位，控制系統將重新進行計量，如客戶未及時進行復位，當V。>0.6V時，CPU控制模塊將控制電磁切斷閥關閉切斷氣源。

3余量預警

余量預警的原理：該方法在于設定總體用量，利用CPU模塊對總體用量進行分階，例如總燃氣量為10，分為5個階段，每個階段為2，以此為階梯。當燃氣量用到2時警告一次，并利用微信公眾號等云端平臺程序通知用戶。每次余量用完記下數據記錄再反饋到云端平臺，便于工作人員建立模型，尋求數據合理與否。同時，對分階的燃氣進行階梯收費，便于工作平臺的燃氣消費管理。當客戶發現燃氣消費不合理時也可以及時處理，避免泄漏燃氣等問題，為自己帶來巨大的損失，以此形成有效防護。同時，物聯網燃氣表上加入液晶顯示屏，顯示每一階段燃氣剩量，可讓用戶注意到燃氣的消耗速度是否在合理的范圍內。

小結：在大數據時代的今天，在物聯網技術高速發展的今天，充分將物聯網技術利用在燃氣安全領域是非?？茖W、有效的手段。這種應用有利于提高燃氣安全管理的質量和水平;有利于建設和推廣燃氣安全信息管理網絡和監管體系;有利于減少燃氣安全事故;有利于保障人民生命財產安全;有利于服務社會生產經濟發展。物聯網技術必然會成為保障未來燃氣安全管理的重要支柱。

參考文獻：

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