СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗАГАЗОВАННОСТИ

Полезная модель 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 содержания в воздухе метана и оксида углерода и перекрытие трубопровода подачи газа при возникновении аварийной ситуации.
Известно устройство контроля загазованности, состоящее из сигнализатора загазованности, электрически соединенного с электромагнитным клапаном. Сигнализатор загазованности согласно электрической схеме соединения элементов устройства содержит датчик газа, компаратор, умножитель напряжения, ключ, блок питания с общим минусовым проводником. Клапан электромагнитный включает запорное устройство и катушку электромагнита с якорем. Ключ подключен одним выводом к умножителю напряжения, а вторым - к катушке электромагнитного клапана, подсоединенной к общему минусовому проводнику (см. патент на полезную модель RU №37251, МПК G08B 17/10, опубл. 2004.04.10).
Устройство известной конструкции обеспечивает возможность снижения рабочего напряжения на клапане, что в целом приводит к повышению долговечности устройства, однако известное устройство осуществляет контроль в ограниченном пространстве и обеспечивает только перекрытие электромагнитного клапана и не производит сигнализирующего оповещения.
Известно устройство контроля загазованности, состоящее, из базового и дополнительных сигнализаторов загазованности, электрически соединенных с электромагнитным клапаном, который содержит запорное устройство и катушку электромагнита с якорем. Сигнализаторы загазованности содержат измерительный мостик с термокаталитическим датчиком, компаратор, электронные ключи, удвоитель напряжения, блок световой и звуковой сигнализаций и блок питания с общим минусовым проводником (см. патент на полезную модель RU №9988, МПК G08B 17/10, опубл. 1999.05.16).
Известное устройство обеспечивает отключение подачи газа, выдачу звукового и светового сигналов, запуск системы вентиляции в случае утечки газа, однако наличие проводной системы связи ограничивает эксплуатационные возможности устройства.
Известна автоматизированная система контроля и управления удаленными объектами, содержащая аналоговые датчики, соединенные с аналого-цифровым преобразователем, передающим сигналы на блок передачи данных, соединенный беспроводной связью по GPRS-каналу с блоком приема данных. Блок приема данных, в свою очередь, соединен с центром управления, к которому подключены исполнительные устройства (см. патент на полезную модель RU №66836, МПК G08B 25/10, опубл. 2007.09.27).
Однако известная система не позволяет запоминать аварийные сигналы от датчиков и, кроме того, обслуживание системы по GPRS-каналу является платной процедурой и сопряжено со значительными финансовыми расходами и сложностью организации.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание многофункциональной, быстромонтируемой и легкообслуживаемой системы автоматического контроля загазованности, осуществляющей связь между элементами по радиоканалу.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении полноценного контроля над массовой концентрацией отравляющих газов в помещениях больших объемов и сложной конфигурации.
Указанный технический результат достигается тем, что система автоматического контроля загазованности содержит, по крайней мере, 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 может содержать 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. Блок сигнализации и управления содержит блок питания и подсоединенные к блоку питания микроконтроллер, клавиатуру, дисплей, модуль обмена информацией по радиоканалу, модуль приема и выдачи информации, модуль выбора сетевого адреса блока сигнализации и управления, при этом микроконтроллер соединен с клавиатурой, дисплеем, модулем обмена информацией по радиоканалу, модулем приема и выдачи информации, модулем выбора сетевого адреса блока сигнализации и управления. Пульт диспетчерский содержит блок питания и подсоединенные к блоку питания микроконтроллер, модуль световой и звуковой сигнализации, модуль выбора сетевого адреса пульта диспетчерского и модуль обмена информацией по радиоканалу, при этом микроконтроллер соединен с модулем световой и звуковой сигнализации, модулем выбора сетевого адреса пульта диспетчерского, кнопкой аварийного закрытия клапана газового и модулем обмена информацией по радиоканалу.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена общая схема системы автоматического контроля загазованности.
На фиг.2 - схематично представлена конструкция сигнализатора загазованности.
На фиг.3 - представлена конструкция блока сигнализации и управления,
На фиг.4 - схематично представлена конструкция пульта диспетчерского,
Позициями на чертежах обозначены:
1 - сигнализатор загазованности;
2 - блок сигнализации и управления;
3 - пульт диспетчерский;
4 - клапан запорный газовый с электромагнитным управлением;
5 - блок питания сигнализатора загазованности 1;
6 - блок питания блока сигнализации и управления 2;
7 - блок питания пульта диспетчерского 3;
8 - микроконтроллер сигнализатора загазованности 1;
9 - микроконтроллер пульта диспетчерского 3;
10 - микроконтроллер блока сигнализации и управления 2 с возможностью ведения журнала аварийных ситуаций;
11 - датчик загазованности;
12 - модуль световой и звуковой сигнализации сигнализатора загазованности 1;
13 - модуль световой и звуковой сигнализации пульта диспетчерского 3;
14 - модуль обмена информацией по радиоканалу сигнализатора загазованности 1;
15 - модуль обмена информацией по радиоканалу блока сигнализации и управления 2;
16 - модуль обмена информацией по радиоканалу пульта диспетчерского 3;
17 - модуль управления клапаном запорным газовым;
18 - модуль выбора сетевого адреса сигнализатора загазованности 1;
19 - модуль выбора сетевого адреса блока сигнализации и управления 2;
20 - модуль выбора сетевого адреса пульта диспетчерского 3;
21 - клавиатура;
22 - монохромный жидкокристаллический дисплей с подсветкой;
23 - модуль приема и выдачи информации;
24 - кнопка аварийного закрытия клапана запорного газового с электромагнитным управлением 4.
Система автоматического контроля загазованности представляет собой комплекс устройств, осуществляющих полноценный контроль за состоянием задымленности или загазованности объекта, и содержит, по крайней мере, два сигнализатора загазованности 1, блок сигнализации и управления 2, пульт диспетчерский 3 и исполнительный механизм - клапан 4 запорный газовый с электромагнитным управлением. Сигнализаторы загазованности 1 содержат различные датчики загазованности 11 - природным газом (углеводороды, метан) и угарным газом (монооксид углерода), и предназначены для непрерывного контроля содержания, соответственно, метана и оксида углерода в воздухе жилых и нежилых помещений, выдачи световой и звуковой сигнализации, выдачи сигналов аварии на блок сигнализации и управления 2, а также управляющих сигналов на клапан запорный газовый 4. Сигнализатор загазованности содержит блок питания 5, подключенный к сети переменного тока. К блоку питания 5 подсоединены все элементы сигнализатора 1, а именно: микроконтроллер 8, датчик загазованности 11, модуль 12 световой и звуковой сигнализации, модуль 14 обмена информацией по радиоканалу, модуль 17 управления клапаном запорным, модуль 18 выбора сетевого адреса сигнализатора загазованности. Микроконтроллер 8 соединен с датчиком загазованности 11, модулем 12 световой и звуковой сигнализации, модулем 14 обмена информацией по радиоканалу, модулем 17 управления клапаном запорным газовым и модулем 18 выбора сетевого адреса.
Блок 2 сигнализации и управления предназначен для приема, индикации и запоминания сигналов от сигнализаторов загазованности 1, либо от любых других подключенных датчиков: датчиков аварийных параметров, датчиков аварий технологического оборудования, датчиков пожарной и охранной сигнализации; для приема и индикации сигналов от запорного газового клапана 4 и выдачи сигнала управления запорным газовым клапаном при аварийной ситуации. Блок сигнализации и управления содержит блок питания 6, подключенный к сети переменного тока. К блоку питания 6 подсоединены все элементы блока сигнализации и управления 2, а именно: модуль 15 обмена информацией по радиоканалу, микроконтроллер 10, клавиатура 21, монохромный жидкокристаллический дисплей 22 с подсветкой, модуль 23 обмена (прием и выдача) информацией с внешними устройствами, например запорным газовым клапаном 4, модуль 19 выбора сетевого адреса блока сигнализации и управления. Микроконтроллер 10, в отличие от микроконтроллеров 8 и 9, выполнен с возможностью ведения журнала аварийных ситуаций, то есть, снабжен запоминающим устройством. К микроконтроллеру 10 также подключены модуль 15 обмена информацией по радиоканалу, модуль 19 выбора сетевого адреса блока сигнализации и управления, клавиатура 21, дисплей 22 и модуль 23 приема и выдачи информации.
Пульт диспетчерский 3 предназначен для индицирования световой и звуковой сигнализацией информации о срабатывании, поступающую от блока 2 сигнализации и управления, а также выдачи сигнала закрытия клапана газового, подключенного к блоку сигнализации и управления. Пульт диспетчерский содержит блок питания 7, подключенный к сети переменного тока. К блоку питания 7 подключены микроконтроллер 9, модуль 13 световой и звуковой сигнализации, модуль 20 выбора сетевого адреса пульта диспетчерского, а также модуль 16 обмена информацией по радиоканалу. Модуль 13 световой и звуковой сигнализации, модуль 20 выбора сетевого адреса пульта диспетчерского, модуль 16 обмена информацией по радиоканалу и кнопка 24 аварийного закрытия клапана запорного газового с электромагнитным управлением 4 соединены с микроконтроллером 9.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Перед началом работы производят монтаж всех устройств, входящих в состав системы автоматического контроля загазованности. Сигнализаторы загазованности 1 устанавливают в местах наиболее вероятного скопления газа: сигнализатор загазованности природным газом закрепляют на вертикальной поверхности на расстоянии 10-30 см от потолка, а сигнализатор загазованности угарным газом закрепляют на вертикальной поверхности на расстоянии 1,5-2 м от пола не ближе 2 м от места притока свежего воздуха; установленные сигнализаторы подключают с помощью проводов к сети электропитания. Блок сигнализации и управления 2 располагают в относительной близости от запорного клапана 4, установленного на газовом трубопроводе, подключают его к сети электропитания, а также соединяют с помощью провода электромагнитный привод клапана 4 и модуль 23 приема и выдачи информации блока 2 сигнализации и управления. Возможно проводное подключение к запорному клапану 4 ближайшего к нему сигнализатора загазованности 1 с помощью модуля 17 управления клапаном запорным газовым. В месте размещения оператора располагают диспетчерский пульт 3, подключают его к сети электропитания, затем устанавливают канал радиосвязи между модулями 14, 15, 16 сигнализаторов 1, блока 2 и пульта 3 соответственно с помощью модулей 18, 19, 20, присваивающих адреса всем устройствам в радиосети.
При срабатывании датчика загазованности 11 в любом из сигнализаторов загазованности 1 сигнал от датчика 11 поступает в микроконтроллер 8, который направляет сигналы на модуль 12 световой и звуковой сигнализации сигнализатора 1, извещающий обслуживающий персонал о срабатывании датчика, на модуль 17 для перекрытия клапаном 4 подачи газа, а также на модуль 14, передающий сигнал по радиоканалу на блок 2 сигнализации и управления. Модуль 15 блока 2 принимает радиосигнал от сигнализатора 1 и передает его на микроконтроллер 10, фиксирующий информацию о времени и номере сработавшего сигнализатора. Затем микроконтроллер 10 направляет сигнал на модуль 23 приема и выдачи информации, формирующий управляющий сигнал для внешнего устройства, например сигнал закрытия для клапана 4. Одновременно микроконтроллер 10 направляет сигнал на модуль 15 блока 2, передающий его по радиоканалу на диспетчерский пульт 3. Модуль 16 пульта 3 принимает радиосигнал от блока 2 сигнализации и управления и передает его на микроконтроллер 9 пульта 3, который в свою очередь направляет сигналы на модуль 13 световой и звуковой сигнализации пульта 3, извещающий обслуживающий персонал о срабатывании сигнализатора загазованности 1.
Блок 2 сигнализации и управления в режиме контроля непрерывно «опрашивает» состояние всех блоков беспроводной сети, посылая сигналы по радиоканалу. Сигнализаторы загазованности 1, получив сигнал от блока 2 сигнализации и управления, формируют ответ, содержащий информацию о состоянии датчиков и исполнительных механизмов, и отправляют его по радиоканалу. Блок 2 индицирует всю собранную с каждого элемента беспроводной сети детальную информацию на дисплей 22. При необходимости оператор может с помощью клавиатуры 21 выдать управляющие сигналы на дополнительно подключаемое к модулю 23 технологическое оборудование или сигнализаторы 1 загазованности, например, сигнал на закрытие клапана 4, подсоединенного к сигнализатору 1, либо провести контроль работоспособности всех элементов каждого блока. В случае возникновения аварийной ситуации оператор имеет возможность закрыть клапан газовый 4, подключенный к блоку сигнализации и управления, нажав на кнопку 24 пульта диспетчерского 3, радиосигнал от которого передается на блок 2.
Пример конкретного выполнения.
Изготовлена система автоматического контроля загазованности (САКЗ-МКС) для котельной, включающая шесть сигнализаторов загазованности типа СЗ-1-1Г над каждым газовым котлом, один блок сигнализации и управления БСУ-К, размещенный вблизи газопровода, один пульт диспетчерский ПД, расположенный в комнате обслуживающего персонала газовой котельной. В сигнализаторе загазованности, пульте диспетчерском и блоке сигнализации и управления применены микроконтроллеры фирмы Microchip семейства 18F. Модули обмена информацией по радиоканалу реализованы на микросхемах TRC101 фирмы RF Monolithics. В блоке сигнализации и управления применен стандартный четырехстрочный монохромный дисплей фирмы NEC, а также 20-ти кнопочная клавиатура. Каждый модуль выбора сетевого адреса устройства реализован с помощью шести микропереключателей. Расстояние между котлами порядка двух метров, расстояние от котлов до блока сигнализации и управления - три метра, расстояние от блока сигнализации и управления до пульта диспетчерского - десять метров. Частота используемого радиоканала 933 МГц.
Заявляемая система может быть использована не только для контроля содержания природного газа и оксида углерода в воздухе, но и для контроля состояний датчиков аварийных параметров котельной, а также состояний датчиков аварий технологического оборудования, помимо этого система может быть использована для пожарной и охранной сигнализации. Система автоматического контроля загазованности обеспечивает перекрытие трубопровода подачи газа клапаном в аварийной ситуации, выдачу звуковой и световой сигнализации с запоминанием причины аварии и отображением этой информации на выносном диспетчерском пульте, управление исполнительным устройством.