物聯網燃氣表下的戶內燃氣安全技術分析

耿玉營 胡旸 張舟 段會學

1.中石油昆侖燃氣有限公司天津分公司 天津 300457；

2.中國石油天然氣股份有限公司天然氣銷售天津分公司 天津 300457；

3.中石油天津天然氣管道有限公司 天津 300457；

4.中石油昆侖燃氣有限公司舒蘭分公司 吉林 舒蘭 132600

引言

分析居民用戶因燃氣泄漏引發的各類異常風險工況的特征，確定異常風險工況的判定條件。物聯網燃氣表將檢測到的數據進行比較，判定用氣是否屬于異常風險。如果屬于異常風險，切斷氣源供應，保障安全。

1 戶內燃氣使用分析

1.1 居民用氣正常工作情況

居民用氣的工具可分為四種類型：燃氣炊事灶具、燃氣燒水器具、燃氣冰箱、燃氣空調機。居民具體需求各不相同，部分居民會使用其中一種或兩種，有的會用上三種。用戶正常使用不會發生燃氣泄漏、供氣壓力異常的事故，燃具有額定的流量，在額定情況下燃氣一般不會發生異常。表具數值是不會大于用戶家中全部燃具總額定流量，并且流量會隨時間變化有所變化，即燃氣恒定輸出的時段是合理的。

1.2 用戶家中用氣異常工作情況

泄漏分為四種常見情況，第一種燃具與燃氣連接處泄漏，第二種是燃氣管道發生穿孔，第三種是燃具自身存在質量問題而導致的泄漏，第四種是連接的軟管接駁不牢而發生的泄漏。①安裝燃具過程中，安裝人員在處理連接處的時候操作不當或者有外力長時間擠壓等原因就會造成燃氣泄漏，這類情況主要表現為微漏，即泄漏的燃氣量較小，這種情況較為普遍。②管道年久老化或者其他外力造成穿孔會造成泄漏，此類情況如果不及時處理，持續的泄漏會不斷增加燃氣輸出量。③燃具廠家不一，燃具質量也不相同，燃具在使用過程中因質量原因發生泄漏，這類情況主要表現也是微漏，泄露的燃氣量較少。④燃氣管道裸露在外，各種因素作用下可能發生脫落甚至是斷裂，此類情況較為危險，容易發生事故，因為一旦發生，一般泄露量較大，短時間內難以控制，不及時處理就會造成人員傷亡或者財產損失。⑤人為疏忽，用戶如有忘記熄火的情況發生，這種情況下燃氣長時間燃燒，燃氣流量異常，但是流量恒定且在額定范圍之內，較難從數值上判定是異常工控。

1.3 燃氣泄漏時具體數據的分析

發生泄漏事件一般可在燃氣表中看出是否發生泄漏。燃氣表利用物聯網控制，有效提高燃氣的安全性，另外，聯網后的數據反饋到燃氣公司一端，燃氣公司作為用戶終端可以很好地為用戶提供預警和防范服務。現在程序上識別正常與異常數據還存在著一定的難度。

1.4 用戶燃氣表數據異常下的具體識別方法

①燃氣表數據中數值大于用戶家中用氣設備額定流量之和一定是異常，這種情況下應該向使用段和用戶終端發送異常警報，列為紅色警報[1]。②燃氣的具體數值會因用戶習慣和季節性變化而變化，可以選擇一個數值作為預警值，一旦超過預警值，就發送警報，目前分析得出的預警值為4h，此種情況為紅色警報。③除了燃氣表預警，用戶家中可燃氣體檢測設備測出空氣中氣體成分異常，可以列為紅色警報，這種情況下一般為燃氣泄漏。④當發生長時間、持續不斷的燃氣消耗，且消耗數值小于燃具最小數值時，可以判定為黃色預警，即為泄漏的異常工況。

2 燃氣安全系統的組成和基礎規劃

戶內燃氣安全系統由四大模塊組成，一是燃氣表構成的起始端，在這一端口獲取數據；二是分析比較數據模塊；三是CPU控制模塊，這一模塊為整個系統的大腦，根據前面模塊的處理后，識別出具體的燃氣異常情況并進行分級，判定為預警值開始加強監控，判定為切斷值觸發執行裝置；四是執行端，輸出預警信號并執行反饋，如果風險持續增加，數值大于切斷值就觸發主動切斷裝置，由電磁原理做成的主動切斷裝置切斷燃氣輸出。

首先CPU模塊根據分析的結果判定為異常即輸出預警信號，安全系統向客戶端和公司終端傳輸預警信息，附有具體的燃氣異常相關的文字、數據以及圖像，同時客戶端執行相關報警機制；如果人員無法及時排查風險并且風險上升，客戶端執行自動切斷動作。觸發自動切斷有兩種情況，一為燃氣表流量超標，達到切斷值立即觸發相關機制。二為燃氣表流量浮動較小，但是燃氣持續輸出且輸出時間長，即可觸發自動切斷機制。

3 安全系統預警機制

（1）燃氣流量超標預警值設定。根據用戶家中燃氣使用設備的總額定流量作為參考值進行預警值的設置，目前戶內預警值一般設置為總額定流量的90%，超過或與該數值一致時開始預警。

（2）燃氣流量持續時長預警值設定。充分考慮居民具體需求和使用習慣，該數值一般會設置為4h。

（3）執行。燃氣安全系統測出以上兩種情況發生時，立即發出警報聲音和紅色亮光，向公司終端和客戶端傳輸預警信息，并附有具體的燃氣異常相關的文字、數據以及圖像，公司后臺向用戶以短信或電話形式直接通知用戶。

4 自動切斷機制

觸發預警信號后，客戶端執行預先設定機制，高頻率傳輸數據到公司終端，督促公司及時處理風險狀況，避免客戶發生事故，同時傳輸回公司的數據可以作為參考，為以后快速預警提供數據支持。①燃氣流量超標切斷值設定。用戶家中所有燃氣使用設備的總流量作為參考值進行預警值的設置，切斷值為該值的1.1倍，當大于這個值的時候，就觸發自動切斷機制。②燃氣流量持續時長切斷值設定。持續時長的切斷值一般設置為5h。③執行。當符合上述兩種條件時，立即觸發自動切斷機制，電磁原理做成的主動切斷裝置接受命令之后切斷燃氣門閥，同時向公司終端和客戶端發送數據信息。

5 結束語

物聯網的加入，使得戶內燃氣安全技術更有保障，只有不斷地發掘用戶的現狀需求才能更好地分析當前戶內燃氣的安全性，具體的預警值和切斷值也需要相應的調整，動態的用戶燃具工況，也就給予了更多的安全挑戰。