物联网燃气表下的户内燃气安全技术分析

耿玉营 胡旸 张舟 段会学

1.中石油昆仑燃气有限公司天津分公司 天津 300457；

2.中国石油天然气股份有限公司天然气销售天津分公司 天津 300457；

3.中石油天津天然气管道有限公司 天津 300457；

4.中石油昆仑燃气有限公司舒兰分公司 吉林 舒兰 132600

引言

分析居民用户因燃气泄漏引发的各类异常风险工况的特征，确定异常风险工况的判定条件。物联网燃气表将检测到的数据进行比较，判定用气是否属于异常风险。如果属于异常风险，切断气源供应，保障安全。

1 户内燃气使用分析

1.1 居民用气正常工作情况

居民用气的工具可分为四种类型：燃气炊事灶具、燃气烧水器具、燃气冰箱、燃气空调机。居民具体需求各不相同，部分居民会使用其中一种或两种，有的会用上三种。用户正常使用不会发生燃气泄漏、供气压力异常的事故，燃具有额定的流量，在额定情况下燃气一般不会发生异常。表具数值是不会大于用户家中全部燃具总额定流量，并且流量会随时间变化有所变化，即燃气恒定输出的时段是合理的。

1.2 用户家中用气异常工作情况

泄漏分为四种常见情况，第一种燃具与燃气连接处泄漏，第二种是燃气管道发生穿孔，第三种是燃具自身存在质量问题而导致的泄漏，第四种是连接的软管接驳不牢而发生的泄漏。①安装燃具过程中，安装人员在处理连接处的时候操作不当或者有外力长时间挤压等原因就会造成燃气泄漏，这类情况主要表现为微漏，即泄漏的燃气量较小，这种情况较为普遍。②管道年久老化或者其他外力造成穿孔会造成泄漏，此类情况如果不及时处理，持续的泄漏会不断增加燃气输出量。③燃具厂家不一，燃具质量也不相同，燃具在使用过程中因质量原因发生泄漏，这类情况主要表现也是微漏，泄露的燃气量较少。④燃气管道裸露在外，各种因素作用下可能发生脱落甚至是断裂，此类情况较为危险，容易发生事故，因为一旦发生，一般泄露量较大，短时间内难以控制，不及时处理就会造成人员伤亡或者财产损失。⑤人为疏忽，用户如有忘记熄火的情况发生，这种情况下燃气长时间燃烧，燃气流量异常，但是流量恒定且在额定范围之内，较难从数值上判定是异常工控。

1.3 燃气泄漏时具体数据的分析

发生泄漏事件一般可在燃气表中看出是否发生泄漏。燃气表利用物联网控制，有效提高燃气的安全性，另外，联网后的数据反馈到燃气公司一端，燃气公司作为用户终端可以很好地为用户提供预警和防范服务。现在程序上识别正常与异常数据还存在着一定的难度。

1.4 用户燃气表数据异常下的具体识别方法

①燃气表数据中数值大于用户家中用气设备额定流量之和一定是异常，这种情况下应该向使用段和用户终端发送异常警报，列为红色警报[1]。②燃气的具体数值会因用户习惯和季节性变化而变化，可以选择一个数值作为预警值，一旦超过预警值，就发送警报，目前分析得出的预警值为4h，此种情况为红色警报。③除了燃气表预警，用户家中可燃气体检测设备测出空气中气体成分异常，可以列为红色警报，这种情况下一般为燃气泄漏。④当发生长时间、持续不断的燃气消耗，且消耗数值小于燃具最小数值时，可以判定为黄色预警，即为泄漏的异常工况。

2 燃气安全系统的组成和基础规划

户内燃气安全系统由四大模块组成，一是燃气表构成的起始端，在这一端口获取数据；二是分析比较数据模块；三是CPU控制模块，这一模块为整个系统的大脑，根据前面模块的处理后，识别出具体的燃气异常情况并进行分级，判定为预警值开始加强监控，判定为切断值触发执行装置；四是执行端，输出预警信号并执行反馈，如果风险持续增加，数值大于切断值就触发主动切断装置，由电磁原理做成的主动切断装置切断燃气输出。

首先CPU模块根据分析的结果判定为异常即输出预警信号，安全系统向客户端和公司终端传输预警信息，附有具体的燃气异常相关的文字、数据以及图像，同时客户端执行相关报警机制；如果人员无法及时排查风险并且风险上升，客户端执行自动切断动作。触发自动切断有两种情况，一为燃气表流量超标，达到切断值立即触发相关机制。二为燃气表流量浮动较小，但是燃气持续输出且输出时间长，即可触发自动切断机制。

3 安全系统预警机制

（1）燃气流量超标预警值设定。根据用户家中燃气使用设备的总额定流量作为参考值进行预警值的设置，目前户内预警值一般设置为总额定流量的90%，超过或与该数值一致时开始预警。

（2）燃气流量持续时长预警值设定。充分考虑居民具体需求和使用习惯，该数值一般会设置为4h。

（3）执行。燃气安全系统测出以上两种情况发生时，立即发出警报声音和红色亮光，向公司终端和客户端传输预警信息，并附有具体的燃气异常相关的文字、数据以及图像，公司后台向用户以短信或电话形式直接通知用户。

4 自动切断机制

触发预警信号后，客户端执行预先设定机制，高频率传输数据到公司终端，督促公司及时处理风险状况，避免客户发生事故，同时传输回公司的数据可以作为参考，为以后快速预警提供数据支持。①燃气流量超标切断值设定。用户家中所有燃气使用设备的总流量作为参考值进行预警值的设置，切断值为该值的1.1倍，当大于这个值的时候，就触发自动切断机制。②燃气流量持续时长切断值设定。持续时长的切断值一般设置为5h。③执行。当符合上述两种条件时，立即触发自动切断机制，电磁原理做成的主动切断装置接受命令之后切断燃气门阀，同时向公司终端和客户端发送数据信息。

5 结束语

物联网的加入，使得户内燃气安全技术更有保障，只有不断地发掘用户的现状需求才能更好地分析当前户内燃气的安全性，具体的预警值和切断值也需要相应的调整，动态的用户燃具工况，也就给予了更多的安全挑战。