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摘要：家用燃气表加装电子电路后逐步发展到现在物联网燃气表，实现了自动抄表功能。在深入研究物联网燃气表电子电路的硬件、软件功能的基础上，提出一种基于现有物联网燃气表的燃气泄漏监测的方法，进一步提高城镇居民燃气使用中的安全性。
关键词：物联网燃气表；泄漏监测；安全性
1现有物联网燃气表的技术应用概述
据有关部门收录统计，2018年的燃气爆炸新闻有500多起属于室内燃气爆燃、爆炸事故。忘关或未完全关闭阀门是导致燃气泄漏的首要因素，这从一定程度上反应了人们安全意识还不足；胶管老化脱落磨损是导致燃气泄漏另一重要原因。这些事故给人民生活带来巨大损失。本文提出的燃气泄漏监测方法是基于现在民用物联网燃气表技术全天候监测用气工况，及时发现、阻断微小泄漏进一步扩大，把事故抑制在萌芽状态。现有户内燃气安全监控模式主要为催化燃烧式燃气感应切断装置和机械式过流自闭阀，无法监测和预警微小燃气泄漏。前者按照规范要求，需要定期检测标定；在厨房油烟潮湿环境内，维护量大，故障率高，误报警；且燃气泄漏报警切断有效性与感应器安装位置直接关联，泄漏点正处感应器附近，微泄漏即切断；感应器远处泄漏点，事故发生仍未报警切断，如感应器装设于厨房而浴室漏气情况等。后者只实现过流切断，无法实现微小泄漏检测；但微小泄漏才是户内燃气安全事故的主要因素。同时，这二种装置都需增加硬件投入，费用较高（约2百元/户）；又增加燃气管路阻力，影响用气效率。这些户内用气安全装置不仅增加投资，且达不到安全防护理想效果，未能在城市居民用户中广泛使用。随着微电子技术的发展和应用，家用膜式燃气表已从一开始的单纯机械数码计数经过加装电子器件后实现自动计数。燃气表的发展也经过集中抄表、IC卡表和基于物联网技术的燃气表几个阶段，使抄表、缴费更加便捷。物联网燃气表技术优势明显，由微处理器、低功耗、内置电机阀、远程通讯集成一体，功能更加智能化。通过对物联网燃气表技术的进一步研究发现，如果对物联网燃气表软件部分进行升级，并对记录的数据进行深度挖掘，在防范燃气泄漏方面可以发挥一定的监测、预警作用。现以目前较普遍的是以膜式燃气表为基表，加装具备计数、存储和数据传输功能的电子电路，来说明实现燃气泄漏监测及安全防护。
2现有物联网燃气表的技术应用概述
燃气表计数部分的机械部分产生脉冲，一个电子脉冲对应固定的气体体积V（计量装置体积常量，容积式计量装置尺寸确定后，该值保持不变），即用气量。现常用燃气计量装置如上图所示，是通过记录数码轮转动的圈数经过计算实现自动计量的功能。其中的电子电路是以微处理芯片为核心，包含内部时钟，具备记录、存储脉冲和传输数据的集成电路板。功能是把记录的用气量发送到燃气供应企业的接收、处理平台，实现远程抄表功能。安装在千家万户的物联网燃气表把数据传送到燃气企业设置的信息平台，实现远程抄表、自主缴费的功能；当用户发生恶意欠费时，燃气公司可通过远程控制内置的电磁阀关断，停止供气。
3技术分析
集成燃气泄漏报警功能于一体的燃气表，是在原有物联网燃气表技术基础上，几乎不增加硬件设施的投入，开发成燃气泄漏检测器。重新设计集成控制体系后，可同时实现五大服务功能：远程智能抄表代替人工抄表；户内燃气泄漏和异常工况监测、报警和紧急断气；远程支付及用户个性化服务；阶梯气价收费和欠费停供气；建立大数据用气测算模型，指挥供气调度等功能五方面功能。
(1)表内集成电路技术分析
从表内集成电路通常以微电子处理器（MCU，俗称单片机）为核心，外置存储芯片和通信模块（2G/3G/NBIoT等）。在MCU芯片中有内部时钟，也可通过通信模块与外部时钟进行校准，MCU本身具备一定的运算功能。从软件功能上看，目前的物联网燃气表在软件设计方面只考虑了计数、上传数据，未把脉冲发生的时间记录并上传，也未对脉冲发生的时间间隔进行任何处理，不具备对管道内流速的判断能力。从电路硬件结构上看，已具备记录脉冲、记录时间、上传数据和关阀停气的实现基础；在软件设计方面，如果把脉冲时间纳入整个软件设计架构，并对时间数据进行分析和判断，则目前的物联网燃气表可以直接升级为具备燃气流量监测能力的真正意义上的智能燃气表。
(2)燃气表技术基础分析
燃气表计数部分的硬件结构如图1所示，在机械数码轮最低位的轮盘上嵌有磁钢，当磁钢靠近电路板上的计数感应装置时，电路产生一个电子脉冲。数码轮旋转一圈对应一个电子脉冲，数码轮每转动一圈对应固定的气体体积V（计量装置体积常量，容积式计量装置尺寸确定后，该值保持不变），即用气量。现常用燃气计量装置如上图所示，是通过记录数码轮转动的圈数经过计算实现自动计量的功能。
4燃气泄漏安全防范方面的技术应用研究
户内燃气泄漏有微、小流量泄漏和过流量泄漏（过流量是指超过燃气表最大计量允许值），前者的形成及发展是一个较缓慢的过程：如管道腐蚀、接头密封不严、胶管龟裂、老鼠咬穿胶管等造成的漏气事件；后者——过流量泄漏是指如胶管脱落造成的短时间内燃气过流量泄漏事件。根据对燃气表基本性能的分析，假设两个脉冲之间的时间间隔为Δt，把燃气泄漏时燃气流量与燃气表计量区间对应划分，可解释为以下几种情况：通过信息中心收到的数据对在特定时间段内的记录脉冲进行分析，来判断是否存在微小泄漏的可能性，同时指引安检人员精准入户，从而大大提高安检效率和用气安全性。
5服务平台数据分析
在安全、服务软件平台上可实现远程支付及用户个性化服务；阶梯气价收费和欠费停供气；建立大数据用气测算模型，指挥供气调度等功能。用户使用的智能燃气表可接受平台指令，并可根据指令要求修改相关的控制参数。批量使用的智能燃气表与安全、服务软件平台构成燃气智能管理体系。安全、服务软件平台将智能燃气表上传的数据按片区、用户类型、预警类型等进行分类后分配给不同的执行单位进行相应的上门检查和服务，提高服务的精准度；当片区、用户的数量达到一定规模时，还可以实现用气测算和指挥调度。
6结论
本文研究的由物联网燃气表技术升级的智能燃气表，是燃气表技术、电子控制技术和信息技术深度融合，适应燃气行业高质量发展应运而生的新技术、新应用。目前此项技术已在一定范围内进行试用，取得了预期的效果。
参考文献
[1]刘金岚,张月钦.燃气表异常流量安全切断技术[J].煤气与热力,2012,32(03):25-27.
[2]尹祥.基于物联网燃气表的户内燃气安全技术[J].煤气与热力,2019,39(09):8-10+45.
作者:施峰 单位:广州南沙发展燃气有限公司
