用户燃气设施的集成安全控制系统和燃气泄漏的识别方法

摘要

本发明公开了一种集成安全控制系统和一种燃气泄漏的识别方法,该系统包括一个驱动器单元,该驱动器单元包括一个控制整个驱动器单元的第一微机(9),一个燃气自动关闭阀单元(3)以及一个手动电源切断单元(2)。所述系统还包括一个控制器单元,该控制器单元有一个第二微机(19),其作用是根据电话(10)的输出信号和报警单元(15或16)的输出信号来控制整个控制器单元;一个压强显示单元(20)以及一个状态显示单元(21)。

说明书

本发明涉及用户燃气设备的安全控制系统，更具体地涉及一种集成的安全控制系统和一种燃气泄漏的识别方法，使得使用者能很容易地对包括燃气表在内的整个用户燃气管道进行燃气泄漏的检测，并且可通过电话远程控制方式来操纵燃气阀门，使燃气阀可自动关闭。

尽管已知存在许多种安全控制系统，但它们都不具有对包括燃气表在内的整个用户燃气管道进行自动检测的功能，它们只能对燃气管道的特定部分进行检测。按照通常的燃气泄漏检测方法，燃气泄漏只能在燃气管道内的压强减小到某个特定压强时才能检测得到。由于这个原因，如果燃气泄漏得很慢，则需要一小时或更多的时间才能感测到燃气泄漏。

基于这样的事实，即家用燃气的压强范围为100-250mm水柱，而检测燃气泄漏的参考压强通常确定在50-80mm水柱。由于实际燃气供应的平均压强约为200mm水柱，因而整个燃气管道的压强从200mm水柱减小到50mm水柱，需要花费相当长的时间。

按照通常的方法，因为燃气泄漏的检测是基于燃气管道内部的压强，所以只有在用户关闭燃气阀后才能检测燃气泄漏。这样就产生了一个问题，即在检测泄漏过程中用户不能使用燃气，这导致了不能长时间地检测燃气泄漏。

对于能检测连接在燃气管道和燃气灶之间的软管的系统而言，这些系统可能在短时间内完成检测。但是这些系统不能完成对整个燃气管道的燃气泄漏的检测，因为这些检测都局限在诸如软管或燃气灶这样一些燃气管道的特定部位上。由于这个原因，这些系统没有足够的安全性。

因此，本发明着眼于上述提及的问题，其目的在于提供一种用于用户燃气设备的集成的安全控制系统以及一种使用这种集成安全控制系统来识别燃气泄漏的方法，使用户能很容易地对整个用户燃气管道的燃气泄漏进行检测，并且通过电话的远程控制来操纵燃气阀，使燃气阀关闭。而且该系统能够一直显示燃气供应压强，并能够在燃气管道内的压强产生异常时自动关闭燃气阀。

本发明一方面提供一种用于用户燃气设备的集成安全控制系统，包括：一个根据接收的输入信号输出相应的控制信号来控制整个系统的控制器单元；一个按照控制器单元传来的控制信号驱动整个系统的驱动器单元；一个装配在驱动器单元上的第一发送/接收器单元，该第一发送/接收器单元的作用是接受来自控制器单元的控制信号并将来自驱动器单元的数据发送到控制器单元；以及一个装配在控制器单元上的第二发送/接收器单元，该第二发送/接收器单元的作用是发送来自控制器单元的控制信号发送给驱动器单元并接收从驱动器单元发送来的数据。

本发明另一方面提供了使用一种包括装配在燃气设备上用以开启和关闭燃气阀的驱动器单元在内的集成安全控制系统来识别发生在用户燃气设备上的燃气泄漏的方法，其中驱动器单元受系统的控制器单元控制，控制器单元上有一个燃气泄漏检测开关。检测的步骤为：(a)按下燃气泄漏检测开关，然后开始检测燃气设备是否发生燃气泄漏；(b)设定燃气泄漏检测开关被按下时的燃气设备上的燃气压强为一基准压强；(c)将当前测到的燃气设备中的燃气压强与步骤(b)中设定的基准压强相比较，确定当前燃气压强是否比基准压强至少小了一个预置值；当当前燃气压强比基准压强至少小了一个预置值时，确定燃气泄漏已经发生，然后控制控制器单元产生一个用来关闭燃气阀的控制信号；(d)根据步骤(c)中产生的控制信号来控制驱动器单元，关闭燃气阀；以及(e)显示燃气泄漏的标识并且当燃气阀关闭时显示燃气阀关闭的标识。

本发明的其它目的和其它方面将随其后的参照附图对实施例的描述而变得明了。其中：

图1是表明本发明用于用户燃气设备的集成安全控制系统的驱动器单元的方框图；

图2是表明图1所示的集成安全控制系统的控制器单元的方框图；

图3是表明图2所示的控制器外观的正面图；

图1和图2示出了一个本发明的用于用户燃气设备的集成安全控制系统，该系统连接到用户燃气设备的燃气管道上，位于连接在燃气管道上的燃气表之上。该系统包括一个用以驱动系统的不同单元的驱动器单元和一个用以控制驱动器单元的控制器单元。驱动器单元的结构表示在图1中，而控制器单元的结构表示在图2中。

在图1中，标号1代表电源单元，用以接收外部电源并向系统的各个部分供电。标号2代表一个电源手动切断单元，用于手动切断从电源单元1供给下文将描述的燃气自动关闭阀单元3的电源。所述电源手动切断单元2是用来防止未经授权人员操纵集成安全控制系统的。燃气自动关闭阀单元3由第一微机9(该微机将在下文描述)输出的控制指令控制来打开和关闭安装在燃气管道上的燃气阀。该燃气自动关闭阀单元3还检测燃气阀的开/关状态并将检测结果的标识信号发送给第一微机9。过滤器4与燃气自动关闭阀单元3组合在一起，用以过滤通过燃气管道的燃气，从而滤掉燃气中含有的灰尘。驱动器单元还包括一个用以检测燃气管道的内部压强的压强传感器5，检测结果呈现为一微小电压，需将该电压放大；驱动器单元同时还包括一个用于将压强传感器5的输出信号转换成数字信号的模拟/数字(A/D)转换器6，所述数字信号将被传送到第一微机9。在图1中，标号7和8分别表示第一发送/接收器单元和第一零点探测器单元。第一发送/接收器单元7与下文将描述的控制器单元交换各种数据，第一零点探测器单元的作用是为通过交流线进行的数据发送/接收设定一个基准点。第一微机9与A/D转换器6、燃气自动关闭阀单元3、第一发送/接收器单元和第一零点探测器单元8所有这些部件连接在一起，因此它起到了一个能控制驱动器单元中所有单元的控制装置的作用。

图2是表明本发明控制器单元的方框图，该控制器单元装在厨房或起居室，因此使用者能很容易地来操纵它。

在图2中，标号10代表一部电话，该电话使得用户能在装有本发明的系统的房屋以外的地方通过远程控制来操纵燃气阀。标号11代表音频信号输入单元，用以在第二微机19的控制下接收经电话10传来的外部产生的音频信号。在音频信号输入单元11和第二微机19之间连接有用以通告用户燃气阀已经被关闭的报警单元12。音频解码器13也连接在音频信号输入单元11和第二微机19之间。音频解码器13对来自音频输入单元11的音频信号进行解码，并将解码信号发送给第二微机19。信号探测器单元14连接在电话10和第二微机19之间。信号探测器单元14探测电话10的输出信号并将接收到的信号施加到第二微机19上。

标号15和16代表燃气泄漏报警单元，它们分别连接到控制器单元的报警信号接线端上。燃气泄漏报警单元15和16安装在控制器单元的外部。标号17和18表示用来将燃气泄漏报警单元15和16的输出电压分别转换成它们在控制器单元中使用的电压的变压器单元，例如变压器单元17和18各自将来自对应的燃气泄漏报警单元15和16的9V输出电压进行转换，使电压能与控制器单元中使用的5V电压相匹配。第二微机19的作用是产生各种控制信号以控制控制器单元中的各个部分。

微机19连接有一个压强显示单元20，该单元在第二微机19的控制下在压强显示面板36上显示所用燃气的压强。状态显示单元21也连接在微机19上，该状态显示单元21上有多个指示灯，这些指示灯在第二微机19的控制下以亮或灭来显示燃气泄漏、异常压强、电路故障、检测条件、每个燃气泄漏报警单元的状态和燃气阀开/关状态。标号22代表一个开关信号输入单元，该单元接收分别由阀的打开、阀的关闭、检测和报警恢复而产生的各种开关信号，并将接收到的信号传送给第二微机19。标号23和24分别代表第二零点探测器单元和第二发送/接收器单元。第二零点探测器单元23的作用是为数据在交流线上发送/接收设定一个基准点。第二发送/接收器单元24与驱动器单元交换各种数据。标号25代表一个稳压器单元，用以接收外部电源的电能并向控制器单元的各个部分提供恒定的电压。

控制器单元可以安装在一个普通的室温控制器上。

图3表示了本发明的控制器单元的外观。

如图3所示，压强显示面板36按照压强显示单元20的压强显示控制，一直显示着燃气管道的内部压强。

当装在与燃气阀相对的位置上的驱动器单元中的压强传感器5检测出燃气管道内部压强并表示为一微小电压值时，该传感器将此表示检测到的压强结果的电压放大，然后发送到第一微机9。上述信号随之又从第一微机9经第一和第二发送/接收器单元7和24发送到控制器单元的第二微机19，第二微机19又将接收到的信号送到压强显示单元20，然后使压强显示单元20的压强显示面板36显示该检测到的压强。

绝大部分含于通过燃气管道中的燃气中的外部物质，包括尘埃和水分，靠与燃气自动关闭阀3集成在一起的过滤器4从燃气中滤掉。由于安装在燃气自动关闭阀3下游位置的压强传感器5检测的是从过滤器4流出的除去了尘埃/水分的燃气，因此其使用寿命就能够延长，特别是能防止压强传感器5由于燃气中的外部物质引起的出错。

根据本发明，该系统能用以自动检测燃气泄漏，有关这点将作详细描述。

当用户希望检测燃气泄漏时，他按下装在控制器单元上的检测开关34(图3)。当该检测开关34被按下时，它产生一个开关信号用以启动燃气泄漏的检测。来自检测开关34的开关信号被送到安装在控制器单元中的开关信号输入单元22，然后又到第二微机19。响应于此开关信号，第二微机19控制状态显示单元21，使安装在状态显示单元21上的检测灯32点亮。同时，第二微机19还经第二和第一发送/接收器单元24和7向驱动器单元的第一微机9发送一个控制信号。

根据接收到的控制信号，第一微机9控制燃气自动关闭阀单元3来关闭燃气阀。燃气自动关闭阀单元3检测到燃气阀关闭状态并向第一微机9发送一个阀关闭信号。然后，该阀关闭信号又从第一微机9经第一和第二发送/接收器单元7和24传送到第二微机19。响应于该阀关闭信号，第二微机19控制状态显示单元21，使安装在状态显示单元21上的阀关闭灯31点亮。

同时，在用户按下检测开关34那一刻的燃气管道的内部压强被设定为一个基准压强。当燃气管道的内部压强已经比基准压强下降了一个小压强值时，例如在家用燃气这种情况下为3mm水柱，即确定燃气泄漏已经发生。在这种情况下，第二微机19产生一个预期的控制信号，该信号又传送到状态显示单元21，使燃气泄漏灯26点亮。这个控制信号还引起燃气泄漏警报。

由于对燃气泄漏的确定是通过检测燃气管内压强是否已经比在检测开关34按下时设定的基准压强降低了一个小压强值来确定的，因此，这种检测能在一个短时期内(例如5分钟)完成。检测开关34按下这一刻的燃气压强是以数字方式显示在压强显示面板36上的，因此不仅能确定当前的燃气压强，而且能检测燃气压强的连续变化，由此检测出燃气的泄漏量，从而能够很快地对付燃气的泄漏。

通过适当地改变压强下降值，上述燃气泄漏的检测操作还可以用于其它用户(诸如商用的或工业用的)使用的原基准燃气压强小于1kg/cm²的燃气设施。

根据本发明，燃气阀能够通过电话远程控制来关闭，现在将详细描述这种远程控制操作。

对于这种远程控制操作，通过将电话10的电话线连接到如图3所示的控制器单元下端的电话线接线端子上，便使电话10连接到了控制器单元上。当用户在装有本发明的系统的房屋以外的地方打来电话时，电话10产生一个音频信号，该信号随后又输到信号探测器单元14。如果该音频信号与预先确定的音频信号相符，则该信号又被发送到第二微机19，第二微机响应于接收的音频信号，给音频信号输入单元11施加一个控制信号。在接收到的控制信号的控制下，音频信号输入单元11即能够接收将从外部由电话10产生的音频信号。

只要用户通过外部电话输入一个预先确定的特定的号码，即可在第二微机19的控制下关闭燃气阀。电话10产生一个与预定的号码相符的音频信号，然后该音频信号被音频信号输入单元11所接收。来自音频信号输入单元11的该音频信号又施加到音频解码器13上，解码器随之又将该音频信号解码并将结果信号传送到第二微机19。根据音频解码器的输出信号，第二微机19产生一个控制信号，经第二和第一发送/接收器单元24和7传送给驱动器单元的第一微机9。在这个控制信号作用下，燃气自动关闭阀单元3产生动作，关闭燃气阀。

只要燃气阀一关闭，阀关闭信号即被燃气自动关闭阀单元3检测到，随之又将此检测到的信号传送给第一微机9。这个信号又经第一和第二发送/接收器单元7和24传送到第二微机19。响应于此接收的信号，第二微机施加一控制信号给状态显示单元21，使阀关闭灯31点亮。根据该控制信号，报警单元12还提示用户，阀关闭操作已经完成。

根据本发明，当燃气泄漏报警单元检测到燃气泄漏时，燃气阀即自动关闭。该报警单元通常可以集探测燃气泄漏和探测出燃气泄漏时发声报警这两个用途于一体，有关这点现在将予以详细描述。

对于这种操作，控制器单元在其下端有一对用于使燃气泄漏报警单元与控制器单元连接的报警信号接线端子(图3)。只要这些燃气泄漏报警单元连接到控制器单元上，它们即起着符合本发明的燃气泄漏报警单元15和16的作用。当燃气泄漏报警单元15和16探测到燃气泄漏时，它们即产生探测信号。这些信号随之又分别经变压器17和18施加到第二微机19上。第二微机19响应于这些信号，经第二和第一发送/接收器单元24和7向驱动器单元的第一微机9发送一控制信号。

根据该控制信号，第一微机9控制燃气自动关闭阀单元3将燃气阀关闭。一旦燃气阀被关闭，阀关闭信号即被燃气自动关闭阀单元3检测到。随之，该检测到的信号发送到第一微机9。然后，这个信号又经第一和第二发送/接收器单元7和24传送到第二微机19，第二微机19响应于此接收的信号，施加一控制信号到状态显示单元21，使阀关闭灯31点亮。根据该控制信号，装在状态显示单元21上的报警灯28也点亮，同时，报警信号还引发声响，提示用户燃气泄漏报警单元正处于运转状态。

作为这种燃气泄漏报警单元的替代物，火警单元可以连接到控制器单元的报警信号接线端子上。在这种情况下，当控制器单元检测到由火警单元产生的火警信号时，燃气阀即自动关闭。这个操作的执行方式与使用燃气泄漏报警单元时相同。

根据本发明，当检测到燃气管道中产生异常压强时，燃气阀也自动关闭。

对于这种操作，装在驱动器单元上的压强传感器5始终检测着燃气管内的压强，并将压强信号传送给第一微机9，随之又经第一和第二发送/接收器单元7和24发送给第二微机19。第二微机19确定检测压强是否比一个预定压强(例如家用燃气情况下为400mm水柱)高。当检测到的压强高于预定压强时，第二微机19控制状态显示单元21，使装在状态显示单元21上的异常压强灯27点亮，第二微机19还经第二和第一发送/接收器单元24和7发送一控制信号给第一微机9。根据该控制信号，第一微机9驱动燃气自动关闭阀单元3，使燃气阀关闭。

阀关闭信号随即被燃气自动关闭阀单元3检测到，随之又将枪测到的信号传送到第一微机9，然后这个信号又经第一和第二发送/接收器单元7和24传到第二微机19，第二微机19即对状态显示单元21施加一控制信号，使阀关闭信号灯31点亮。根据该控制信号，报警单元12还提示用户发生了压强异常。

根据本发明，即使在用户长期不在的时候，燃气阀也能被自动控制，这一点能通过按下装在控制器单元上的一个阀自动控制开关33(图3)来完成。当阀自动控制开关33按下时，它即产生一个相应的开关信号，经开关信号输入单元22加到第二微机19上。然后，第二微机19产生一控制信号，经第二和第一发送/接收器单元24和7加到第一微机9上。根据该控制信号，第一微机9对燃气自动关闭阀单元3进行控制。因此，系统能根据燃气设备的状态来自动打开和关闭燃气阀。

另一方面，所有由不同报警单元实施的报警操作能够通过按下装在控制单元上的一个复位开关35(图3)来解除。当按下复位开关35时，第二微机19完成一种控制解除所产生的报警。

由于燃气自动关闭阀单元3与过滤器集成在一起，所以它能防止燃气中含有的外部物质进入燃气表和燃烧单元。虽然附图中没有显示，但燃气自动关闭阀单元3还设有一个自动/手动操纵开关单元，使得燃气自动关闭阀单元3能够手动操纵。电源手动切断单元2用来将电源单元1输到燃气自动关闭阀单元3(该单元将在下文予以描述)的电源手动切断。借助电源手动切断单元2，能防止未经授权人员操纵集成安全控制系统，因此增强了系统的安全性。

从上述描述中可见，本发明提供了一种用于用户的燃气设施的集成安全控制系统和一种使用该集成安全控制系统燃气泄漏的识别方法，使用户能容易地在一个短时间内以自动方式对用户的整个燃气管道进行检测，由此不仅能防止燃气事故，而且还能消除用户对使用燃气的忧虑。根据本发明，当燃气泄漏报警单元启动时，燃气阀即自动关闭，因而无疑能防止燃气的进一步泄漏。另外，根据本发明，当燃气压强高于额定压强时，燃气阀也能自动关闭，由此不仅能防止由于火焰过大引起火灾，而且还能防止由于燃气压强过高导致燃气表和燃烧单元的损坏。

尽管当燃气阀没有关时用户不在家，他也能通过电话远程控制来关闭燃气阀，因此这能快速地防止火灾发生。

所以，本发明的这种用于用户的燃气设施的集成安全控制系统和使用该集成安全控制系统识别燃气泄漏的方法实现了安全使用燃气的目的，能防止燃气泄漏引起的燃气事故。

尽管为了解释的目的公开了本发明的优选实施例，但是，本领域的专业人员将明白对此实施例的各种修改、增加和替换都是可能的，而这些修改、增加和替换并没有脱离所附权利要求书公开的本发明的范围和实质。