СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И КОНТРОЛЯ УТЕЧКИ ГАЗА
GAS LEAKAGE AUTOMATIC DETECTION AND CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к системам тревожной сигнализации с подачей звуковых или световых сигналов при наличии дыма или газов, а именно к системам, производящим непрерывный автоматический контроль уровня загазованности помещения и перекрытие трубопровода подачи газа при возникновении аварийной ситуации.
Известна система автоматического контроля загазованности, содержащая два сигнализатора загазованности, клапан запорный газовый с электромагнитным управлением, блок сигнализации и управления и пульт диспетчерский, при этом пульт диспетчерский и все сигнализаторы загазованности соединены с блоком сигнализации и управления по радиоканалу, а клапан запорный газовый соединен с блоком сигнализации и управления с помощью проводной линии связи. Система содержит дополнительные клапаны запорные газовые, соединенные с помощью проводной линии связи с сигнализаторами загазованности. Сигнализатор загазованности содержит блок питания и подсоединенные к блоку питания микроконтроллер, датчик загазованности, модуль световой и звуковой сигнализации, модуль обмена информацией по радиоканалу, модуль управления клапаном запорным, модуль выбора сетевого адреса сигнализатора загазованности, при этом микроконтроллер соединен с датчиком загазованности, модулем световой и звуковой индикации, модулем обмена информацией по радиоканалу, модулем управления клапаном запорным и модулем выбора сетевого адреса сигнализатора загазованности (см. патент № RU 85718, МПК G08B17/10, опубл. 10.08.2009г.).
Известно устройство для контроля концентрации опасных газов, содержащее датчики метана, угарного газа и кислорода, усилитель сигналов, аналоговый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, микроЭВМ, запоминающее устройство, информационное табло, устройство тревожной сигнализации, интерфейсное устройство с персональным компьютером, устройство управления, часы и блок питания, при этом каждый датчик выполнен в виде полупроводникового газового сенсора и посредством последовательно соединенных усилителя сигналов, аналогового коммутатора и аналого-цифрового преобразователя связан с микроЭВМ, выходы которой соединены соответственно с входами запоминающего устройства, информационного табло, устройства тревожной сигнализации, интерфейсного устройства с персональным компьютером и устройства управления, выходы устройства управления соединены соответственно с входами аналогового коммутатора и аналого-цифрового преобразователя, а выход часов соединен с входом микроЭВМ, устройство снабжено тремя реле, мультивибратором, передатчиком и дистанционным пунктом контроля, причем обмотки реле подключены к соответствующим выходам микроЭВМ, передатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора модулирующего кода, телеграфного ключа, усилителя мощности и передающей антенны, передатчик и мультивибратор через замыкающий контакт первого реле подключены к блоку питания, замыкающий контакт второго реле включен последовательно с резистором в одно из плеч мультивибратора, замыкающие контакты третьего реле и реле мультивибратора подключены параллельно телеграфному ключу передатчика, дистанционный пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, смесителя, второй вход которого через гетеродин соединен с выходом блока перестройки, усилителя промежуточной частоты, удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, порогового блока, второй вход которого через линию задержки соединен с его выходом, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, фазового детектора и блока регистрации, к выходу удвоителя фазы последовательно подключены делитель фазы на два и узкополосный фильтр, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, к выходу порогового блока подключены звуковой сигнализатор и блок перестройки (см. патент № RU 2411511, МПК G01N27/12, опубл. 10.02.2011г.).
Недостатком известного устройства является большое количество управляющих элементов в логических схемах, что снижает надежность работы устройства в целом.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является противоаварийное устройство для газа, включающее блок детекции с датчиком температуры, блок детекции дополнительно содержит монокристаллический микропроцессор, соединенный с датчиком температуры, датчиком дыма, звуковым динамиком и цепью радиопередатчика, выполненными так, что в случае, когда подача газа не перекрыта и вызывает непрекращающееся горение, повышение температуры или появление дыма, то цепь радиопередатчика вырабатывает радиосигнал; при этом противоаварийное устройство для газа дополнительно включает блок управления, содержащий цепь радиоприемника и электромагнитный клапан, соединенный с цепью радиоприемника, при этом электромагнитный клапан содержит вход газа, соединенный с газовым шлангом, и выход газа, соединенный со шлангом подвода газа к газовой плите, причем цепь радиоприемника выполнена с возможностью получать радиосигнал от цепи радиопередатчика блока детекции и задействовать электромагнитный клапан для перекрытия подачи газа (патент № RU131887, МПК G08B19/00, опубл.27.08.2013).
Во всех известных технических решениях не учитывается кратность воздухообмена, оказывающая критическое влияние на уровень концентрации газа.
Поставлена задача, создать систему автоматического обнаружения и контроля утечки газа обеспечивающей достоверное информирование об аварийной ситуации.
Технический результат достигается за счет того, что система автоматического обнаружения и контроля утечки газа,  включающая блок обнаружения, содержащий  микроконтроллер с датчиками контролируемых параметров и передающим устройством, устройство звуковой сигнализации и аварийный клапан, связанные с микроконтроллером, она дополнительно снабжена датчиком дифференциального давления, связанным с микроконтроллером и установленным в зоне вытяжной вентиляции, а блок обнаружения снабжен датчиком для контроля наличия концентрации одоранта.
Аварийный клапан защищен от несанкционированного включения.
Блок обнаружения может быть размещен автономно в отдельном корпусе, или может быть размещен в составе прибора потребления или  прибора учета расхода газа. Блок обнаружения содержит датчики для контроля газа, угарного газа и дыма.  Передающее устройство выполнено с возможностью оповещения аварийной службы и СМС оповещения хозяина объекта.
Снабжение системы датчиком дифференциального давления, установленным в зоне вытяжной вентиляции, позволило рассчитать кратность воздухообмена в помещении, тем самым корректировать показания всех датчиков, а также наличие датчика для контроля наличия концентрации одоранта позволило обеспечить своевременное и достоверное оповещение об утечке газа.
Все признаки формулы в совокупности с зависимыми пунктами направлены на решение поставленной задачи.
Из научно – технической литературы и патентной документации не известна заявляемая система автоматического обнаружения и контроля утечки газа. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критериям «изобретательский уровень» и «новизна».
Заявляемое изобретение поясняется чертежами:
фиг. 1 - схема установки системы автоматического обнаружения и контроля утечки газа;
фиг. 2 – схема блока обнаружения.
Система автоматического обнаружения и контроля утечки газа,  включающая блок 1 обнаружения, устройство 2 звуковой сигнализации, аварийный клапан 3 и датчик 4 дифференциального давления.
Микроконтроллер 5 может быть выполнен с функцией подсчета времени или связан с блоком расчета времени (не показан), размещенным в блоке 1 обнаружения
Блок 1 обнаружения содержит микроконтроллер 5, соединенный с датчиком 6 газа, датчиком 7 угарного газа, датчиком 8 дыма, датчиком 9 для контроля наличия и концентрации одоранта и передающим устройством 10. Блок 1 обнаружения размещен автономно в отдельном корпусе. Блок 1 обнаружения может быть размещен в составе прибора потребления или  прибора учета расхода газа. .
Устройство 2 звуковой сигнализации  и аварийный клапан 3 связаны с микроконтроллером 5.
Аварийный клапан 3 вмонтирован в газовую трубу перед газовыми фильтрами. Аварийный клапан 3 выполнен электромагнитным, способным в автоматическом режиме производить закрытие. При этом информация об этом должна накапливаться в памяти микроконтроллера 5. Аварийный клапан 3 защищен от несанкционированного включения. Возобновление подачи газа производится в ручном режиме.
Датчик 4 дифференциального давления установлен в зоне вытяжной вентиляции помещения и связан с микроконтроллером 5.
Система автоматического обнаружения и контроля утечки газа работает следующим образом.
в том числе от прибора учета расхода газа (газового счетчика)
Микроконтроллер 5 получает информацию от датчика 4 дифференциального давления и производит расчет уровня допустимых концентраций контролируемых газов и одоранта в каждый момент времени с учетом кратности воздухообмена на кубатуру помещения и сопоставляет с данными полученными от датчиков 6, 7, 8, 9 контролируемых параметров, и производит расчет уровня допустимых концентраций контролируемых газов и одоранта в каждый момент времени с учетом кратности воздухообмена и выдает сигнал на выход. На выходе можно получать световую индикацию, где зеленый цвет означает – в пределах нормы, желтый цвет – есть эмиссия, необходимо обратиться в службу технического обслуживания, а красный – эмиссия критична.
В зависимости от объема потребленного газа в единицу времени микроконтроллер 5 сравнивает фактическое количество одоранта в помещении, полученного от датчика 9 контроля наличия и концентрации одоранта, с информацией, полученной от датчика 6 газа и расчетной кратностью воздухообмена помещения, полученной от датчика 4 дифференциального давления.
При концентрации одоранта и газа в помещении выше допустимой величины зафиксированной более 20 секунд непрерывно, подается управляющий сигнал на аварийный клапан 3 на перекрытие газа и производится оповещение аварийной службы.
При концентрации в помещении одоранта меньше допустимой величины, а концентрации газа выше допустимой величины зафиксированной более 20 секунд непрерывно, подается управляющий сигнал на аварийный клапан 3 на перекрытие газа и подается сигнал в обслуживающую организацию (газовую службу) с информацией об отклонении качества одоризации газа от требуемых ГОСТом параметров.
При концентрации в помещении одоранта выше допустимой величины, а концентрации газа меньше допустимой величины зафиксированной более 30 минут непрерывно, управляющий сигнал на аварийный клапан 3 не подается, ввиду отсутствия опасности, но подается сигнал в обслуживающую организацию (газовую службу) с информацией об отклонении качества одоризации газа от требуемых ГОСТом параметров.
Если концентрации одоранта и газа в помещении находятся в норме – система бездействует.
При утечке газа, датчик 6 газа настроенный на нулевое значение концентрации газа в помещении, фиксирует фактическое значение концентрации газа и передает микроконтроллеру 5. Микроконтроллер 5 сравнивает полученное значение загазованности с предельно допустимым. При превышении значения концентрации газа выше максимально допустимого в соответствии с ГОСТ 12.1.005, микроконтроллер 5 производит запись события в память системы.
При работе вентиляции менее 100 % система прибавляет в каждом цикле по 10% и проверяет, не снизилась ли концентрация газа. Это делается для того, чтобы не объявлять о ложной аварийной ситуации при случайном временном повышении концентрации газа в помещении.
При работе вентиляции на 100 % система отрабатывает событие «Авария», то есть перекрывается аварийный клапан 3 и прекращается подача газа к приборам потребления, включается устройство 2 звуковой сигнализации и передающее устройство 10 оповещает аварийную службу (АС). При необходимости передающее устройство 10 оповещает хозяина объекта (например, СМС оповещение).
После устранения аварийной ситуации подача газа возобновляется обслуживающим персоналом при помощи ручного привода аварийного клапана 3.
В случае возникновении аварийной ситуации при превышении концентрации угарного газа или задымления система работает аналогично вышеописанному.
Заявляемая система автоматического обнаружения и контроля утечки газа промышленно применима и может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.