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摘要：家用燃氣表加裝電子電路后逐步發展到現在物聯網燃氣表，實現了自動抄表功能。在深入研究物聯網燃氣表電子電路的硬件、軟件功能的基礎上，提出一種基于現有物聯網燃氣表的燃氣泄漏監測的方法，進一步提高城鎮居民燃氣使用中的安全性。
關鍵詞：物聯網燃氣表；泄漏監測；安全性
1現有物聯網燃氣表的技術應用概述
據有關部門收錄統計，2018年的燃氣爆炸新聞有500多起屬于室內燃氣爆燃、爆炸事故。忘關或未完全關閉閥門是導致燃氣泄漏的首要因素，這從一定程度上反應了人們安全意識還不足；膠管老化脫落磨損是導致燃氣泄漏另一重要原因。這些事故給人民生活帶來巨大損失。本文提出的燃氣泄漏監測方法是基于現在民用物聯網燃氣表技術全天候監測用氣工況，及時發現、阻斷微小泄漏進一步擴大，把事故抑制在萌芽狀態?，F有戶內燃氣安全監控模式主要為催化燃燒式燃氣感應切斷裝置和機械式過流自閉閥，無法監測和預警微小燃氣泄漏。前者按照規范要求，需要定期檢測標定；在廚房油煙潮濕環境內，維護量大，故障率高，誤報警；且燃氣泄漏報警切斷有效性與感應器安裝位置直接關聯，泄漏點正處感應器附近，微泄漏即切斷；感應器遠處泄漏點，事故發生仍未報警切斷，如感應器裝設于廚房而浴室漏氣情況等。后者只實現過流切斷，無法實現微小泄漏檢測；但微小泄漏才是戶內燃氣安全事故的主要因素。同時，這二種裝置都需增加硬件投入，費用較高（約2百元/戶）；又增加燃氣管路阻力，影響用氣效率。這些戶內用氣安全裝置不僅增加投資，且達不到安全防護理想效果，未能在城市居民用戶中廣泛使用。隨著微電子技術的發展和應用，家用膜式燃氣表已從一開始的單純機械數碼計數經過加裝電子器件后實現自動計數。燃氣表的發展也經過集中抄表、IC卡表和基于物聯網技術的燃氣表幾個階段，使抄表、繳費更加便捷。物聯網燃氣表技術優勢明顯，由微處理器、低功耗、內置電機閥、遠程通訊集成一體，功能更加智能化。通過對物聯網燃氣表技術的進一步研究發現，如果對物聯網燃氣表軟件部分進行升級，并對記錄的數據進行深度挖掘，在防范燃氣泄漏方面可以發揮一定的監測、預警作用?，F以目前較普遍的是以膜式燃氣表為基表，加裝具備計數、存儲和數據傳輸功能的電子電路，來說明實現燃氣泄漏監測及安全防護。
2現有物聯網燃氣表的技術應用概述
燃氣表計數部分的機械部分產生脈沖，一個電子脈沖對應固定的氣體體積V（計量裝置體積常量，容積式計量裝置尺寸確定后，該值保持不變），即用氣量?，F常用燃氣計量裝置如上圖所示，是通過記錄數碼輪轉動的圈數經過計算實現自動計量的功能。其中的電子電路是以微處理芯片為核心，包含內部時鐘，具備記錄、存儲脈沖和傳輸數據的集成電路板。功能是把記錄的用氣量發送到燃氣供應企業的接收、處理平臺，實現遠程抄表功能。安裝在千家萬戶的物聯網燃氣表把數據傳送到燃氣企業設置的信息平臺，實現遠程抄表、自主繳費的功能；當用戶發生惡意欠費時，燃氣公司可通過遠程控制內置的電磁閥關斷，停止供氣。
3技術分析
集成燃氣泄漏報警功能于一體的燃氣表，是在原有物聯網燃氣表技術基礎上，幾乎不增加硬件設施的投入，開發成燃氣泄漏檢測器。重新設計集成控制體系后，可同時實現五大服務功能：遠程智能抄表代替人工抄表；戶內燃氣泄漏和異常工況監測、報警和緊急斷氣；遠程支付及用戶個性化服務；階梯氣價收費和欠費停供氣；建立大數據用氣測算模型，指揮供氣調度等功能五方面功能。
(1)表內集成電路技術分析
從表內集成電路通常以微電子處理器（MCU，俗稱單片機）為核心，外置存儲芯片和通信模塊（2G/3G/NBIoT等）。在MCU芯片中有內部時鐘，也可通過通信模塊與外部時鐘進行校準，MCU本身具備一定的運算功能。從軟件功能上看，目前的物聯網燃氣表在軟件設計方面只考慮了計數、上傳數據，未把脈沖發生的時間記錄并上傳，也未對脈沖發生的時間間隔進行任何處理，不具備對管道內流速的判斷能力。從電路硬件結構上看，已具備記錄脈沖、記錄時間、上傳數據和關閥停氣的實現基礎；在軟件設計方面，如果把脈沖時間納入整個軟件設計架構，并對時間數據進行分析和判斷，則目前的物聯網燃氣表可以直接升級為具備燃氣流量監測能力的真正意義上的智能燃氣表。
(2)燃氣表技術基礎分析
燃氣表計數部分的硬件結構如圖1所示，在機械數碼輪最低位的輪盤上嵌有磁鋼，當磁鋼靠近電路板上的計數感應裝置時，電路產生一個電子脈沖。數碼輪旋轉一圈對應一個電子脈沖，數碼輪每轉動一圈對應固定的氣體體積V（計量裝置體積常量，容積式計量裝置尺寸確定后，該值保持不變），即用氣量?，F常用燃氣計量裝置如上圖所示，是通過記錄數碼輪轉動的圈數經過計算實現自動計量的功能。
4燃氣泄漏安全防范方面的技術應用研究
戶內燃氣泄漏有微、小流量泄漏和過流量泄漏（過流量是指超過燃氣表最大計量允許值），前者的形成及發展是一個較緩慢的過程：如管道腐蝕、接頭密封不嚴、膠管龜裂、老鼠咬穿膠管等造成的漏氣事件；后者——過流量泄漏是指如膠管脫落造成的短時間內燃氣過流量泄漏事件。根據對燃氣表基本性能的分析，假設兩個脈沖之間的時間間隔為Δt，把燃氣泄漏時燃氣流量與燃氣表計量區間對應劃分，可解釋為以下幾種情況：通過信息中心收到的數據對在特定時間段內的記錄脈沖進行分析，來判斷是否存在微小泄漏的可能性，同時指引安檢人員精準入戶，從而大大提高安檢效率和用氣安全性。
5服務平臺數據分析
在安全、服務軟件平臺上可實現遠程支付及用戶個性化服務；階梯氣價收費和欠費停供氣；建立大數據用氣測算模型，指揮供氣調度等功能。用戶使用的智能燃氣表可接受平臺指令，并可根據指令要求修改相關的控制參數。批量使用的智能燃氣表與安全、服務軟件平臺構成燃氣智能管理體系。安全、服務軟件平臺將智能燃氣表上傳的數據按片區、用戶類型、預警類型等進行分類后分配給不同的執行單位進行相應的上門檢查和服務，提高服務的精準度；當片區、用戶的數量達到一定規模時，還可以實現用氣測算和指揮調度。
6結論
本文研究的由物聯網燃氣表技術升級的智能燃氣表，是燃氣表技術、電子控制技術和信息技術深度融合，適應燃氣行業高質量發展應運而生的新技術、新應用。目前此項技術已在一定范圍內進行試用，取得了預期的效果。
參考文獻
[1]劉金嵐,張月欽.燃氣表異常流量安全切斷技術[J].煤氣與熱力,2012,32(03):25-27.
[2]尹祥.基于物聯網燃氣表的戶內燃氣安全技術[J].煤氣與熱力,2019,39(09):8-10+45.
作者:施峰 單位:廣州南沙發展燃氣有限公司
