Система обеспечения безопасности многоквартирного дома от утечек бытового газа
SYSTEM TO ENSURE SAFETY OF APARTMENT BUILDING AGAINST HOUSEHOLD GAS LEAKS

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к системам обнаружения и предотвращения утечек газа в многоквартирных жилых домах.
Из уровня техники известно устройство контроля расхода и утечек бытового газа в многоквартирных домах [патент на изобретение RU 2370823 C1. МПК G08B 17/10, G08B 19/00. Заявка №2008106803/09, 26.02.2008. Опубл.: 20.10.2009 в Бюл. №29], включающее в свой состав квартирные и подъездные счетчики расхода газа, квартирные и подъездные датчики загазованности, клапаны отсечки подачи газа, сумматор общей загазованности подъезда многоквартирного дома, блок сравнения уровня суммарной загазованности с допустимым значением, источник опорного напряжения уровня суммарной загазованности, блок оценки текущего дисбаланса расхода газа в подъезде многоквартирного дома, сумматор дисбаланса, блок выделения модуля дисбаланса, источник опорного напряжения уровня допустимого дисбаланса, квартирные и подъездные блоки управления клапанами отсечки подачи газа, квартирные и подъездные блоки сравнения уровня загазованности с допустимым значением, квартирные и подъездные источники опорного напряжения уровней допустимой загазованности, квартирные и подъездные счетчики импульсов, квартирные и подъездные преобразователи частоты импульсов в аналоговый сигнал и модем сотовой связи.
Недостатками данного устройства являются сложность устройства, заключающаяся в необходимости прокладки многочисленных питающих и сигнальных проводов и избыточности блоков обработки и передачи данных.
Также известна система обеспечения безопасной эксплуатации зданий [патент на полезную модель RU 95422 U1. МПК G08B 17/00. Заявка №2009149755/22, 31.12.2009. Опубл.: 27.06.2010 в Бюл. №18], которая включает в себя соединенные беспроводной сетью расположенные на объектах контроля параметрические датчики с блоками предварительной обработки измерительных сигналов, выполненные с возможностью сохранения информации и сравнения получаемой информации с заранее внесенными в память пороговыми значениями и соединенные с автоматизированным рабочим местом диспетчера для передачи результата измерения. Согласно предлагаемому решению система содержит координатор беспроводной сети, выполненный в виде радиопередатчика, соединенного с параметрическими датчиками, и радиоуправляемые исполнительные устройства, например, в виде реле. При этом исполнительные устройства, параметрические датчики и координатор содержат блоки предварительной обработки сигналов в виде микроконтроллеров и формируют самонастраивающуюся сенсорную сеть, которая через соединенный с координатором шлюз-маршрутизатор соединена с внешними сетями, например, с сетью оператора сотовой связи или через сеть Internet с автоматизированным рабочим местом диспетчера.
Недостатком системы является отсутствие исполнительных механизмов, обеспечивающих возможность автоматической блокировки/отключения газа в трубопроводе многоквартирного жилого дома при фиксации утечки газа.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство дистанционного мониторинга работы газового оборудования и утечек бытового газа в многоквартирных домах [патент на изобретение RU 2486595 С1. МПК G08B 17/10, G05B 23/00. Заявка №2012125342/08, 19.06.2012. Опубл.: 27.06.2013 в Бюл. №18]. Повышение безопасности использования природного газа в многоквартирных домах осуществляется за счет устройства, которое содержит газовые приборы, счетчики расхода газа, датчики загазованности, объемного потока воздуха, кислорода, масштабирующие и дифференциальные усилители, компараторы, цифроаналоговые преобразователи, задатчики минимального значения объемного потока воздуха, задатчик величины допустимого разбаланса, сумматор расхода газа, блоки временной задержки, клапаны отсечки подачи газа, элементы «ИЛИ», модем сотовой связи и квартирные радиомодемы с набором информационных входов и выходов.
К недостаткам данного устройства можно отнести сложность устройства, недостаточное обеспечение безопасности, выражаемое в отсутствии возможности автоматически вентилировать и откачивать газ из магистрали многоквартирного дома при возникновении аварийной утечки газа.
Техническим результатом предлагаемой системы является повышение безопасности использования природного газа в многоквартирных жилых домах.
Технический результат достигается тем, что система обеспечения безопасности многоквартирного дома от утечек бытового газа включает в свой состав:
- щит управления системы обеспечения безопасности, подключенный к общедомовой электрической сети посредством кабелей и обеспечивающий прием сигналов от терминальных устройств, передачу сигналов на перекрытие при необходимости газовой магистрали, включение откачки газа из трубы в случае аварии и включение системы вентиляции подъезда и чердака многоквартирного дома (при наличии);
- датчики газа и радиомодемы, представляющие собой терминальные устройства, выполненные в едином корпусе, установленные в квартирах, на чердаке и в подвале многоквартирного дома, объединенные в единую энергоэффективную коммуникационную сеть на базе технологии IoT (Internet of Things) и соединенные со щитом управления системы обеспечения безопасности посредством кабеля и/или беспроводной сети. В качестве источника питания датчиков газа терминальных устройств могут быть использованы либо аккумуляторные элементы, общедомовая электрическая сеть, либо квартирная электрическая сеть;
- моторизованную задвижку, состоящую из двух шаровых кранов, снабженных электроприводами и управляемые контроллером системы управления. Причем первая задвижка установлена на отведении общедомовой трубы газопровода многоквартирного дома и соединена с одной стороны со щитом управления системы обеспечения безопасности и с другой стороны с компрессором, имеющим выход в атмосферу, а вторая задвижка установлена на общедомовой трубе газопровода многоквартирного дома.
В частном исполнении, при необходимости откачки газа из магистрали общедомовой трубы многоквартирного дома в случае обнаружения утечки газа, система обеспечения безопасности многоквартирного дома может включать в свой состав аккумулятор вакуума, установленный на входной трубе газопровода подъезда многоквартирного дома и включающего в свой состав запорный вентиль и насос откачки газа.
Также система обеспечения безопасности многоквартирного дома включает в свой состав промышленные вентиляторы, установленные на чердаке и в подъезде многоквартирного дома и соединенные кабелями со щитом управления системы обеспечения безопасности.
Преимуществами представленной системы являются:
- не требует обязательной установки систем вентиляции помещений т.к. отключение газа происходит при не опасных концентрациях (до 3,5%);
- простота установки, т.к. не требуется прокладка дополнительных питающих и сигнальных проводов;
- для передачи сигнала используются современные специализированные системы передачи данных для устройств телеметрии с низкими объемами трафика, например - NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) [https://ru.wikipedia.org/wiki/NB_IoT], обеспечивающие гибкое управление энергопотреблением устройств, большую емкость сети - десятки-сотни тысяч подключенных устройств на один контроллер;
- в случае аварии газ из сети выкачивается в атмосферу, чем устраняется проблема наличия остаточного газа в трубе;
- наличие силовых элементов системы позволяет осуществлять автономный режим работы, совмещая функции мониторинга, контроля, реагирования и утилизации газа в рамках одной автоматизированной системы.
Структура системы обеспечения безопасности многоквартирного дома представлена на Фигуре, где: 1 - терминальные устройства, 2 - газовые приборы в квартирах, 3 - базовая станция сети IoT, 4 - щит управления системы обеспечения безопасности, 5 - контроллер системы, 6 - моторизованные задвижки, 7 - компрессор откачки, 8 - газовая магистраль, 9 - чердак, 10 - квартира, 11 - подъезд, 12 - подвал.
Работа в штатном режиме: утечки газа нет, сигнала тревоги с терминальных устройств 1 нет, обе моторизованные заслонки 6 открыты для подачи газа из газовой магистрали 8 в многоквартирном доме.
При возникновении аварийной ситуации, связанной с утечкой газа или с превышением допустимого содержания газа: А) срабатывает датчик газа;
B) производится прием/передача сигнала тревоги, отправка сигнала о срабатывании системы в аварийную газовую службу базовой станцией 3;
C) осуществляется прием сигнала аварийного отключения системой;
D) осуществляется перекрытие газовой магистрали 8 многоквартирного дома моторизованными задвижками 6, включение компрессора откачки 7.
Элементы системы могут иметь следующее аппаратное исполнение.
1) Внутриквартирный прибор: датчик метана оптический абсорбционный МЕ01 с модемом NB-IoT RTU102 NB1.1264.11.Т
2) Состав внешнего блока системы: контролер GA01 с приемным устройством NB-IoT RTU102 NM1.1264.11.T, запорная арматура ACI INDUSTRIEARMATUREN, моторизованные приводы FAR 300616 140, вихревой компрессор откачки Becker VASF 1.50.