Аварійна система запобігання вибуху побутового газу в квартирі

Аварійна система запобігання вибухів побутового газу в квартирі, що містить датчик тиску газу, з'єднаний з засобом керування сигналами на за 3 ймовірності виходу її з ладу, пов'язаного з відмовою одного із блоків. Складний принцип виміру й контролю тиску газу при реєстрації витоку приводить до тривалого часу генерування керуючого сигналу, що обумовлене зазначеною вище громіздкою структурою системи й відповідно схемою її роботи. Електроживлення системи передбачене тільки від побутової електромережі, що приводить до неможливості її роботи у випадку тимчасової відсутності електроенергії в будинку. В основу корисної моделі поставлене завдання створення аварійної системи запобігання вибуху побутового газу в квартирі, яка за рахунок безперервного контролю над концентрацією газу в приміщенні й тиском газу на вводі газопроводу в квартиру, а також виключення ймовірності появи екзогенного джерела, дозволяє практично повністю уникнути виникнення аварійних ситуацій і, таким чином, підвищити надійність і безпеку експлуатації побутового газу. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що аварійна система запобігання вибухів побутового газу в квартирі, що містить датчик тиску газу, з'єднаний із засобом керування сигналами на закриття швидкодіючого електромагнітного клапана, включення світлової і звукової сигналізації; згідно корисної моделі в якості засобу керування використаний мікроконтролер, що складається з мультіплексора, аналого-цифрового перетворювача й мікропроцесора, з'єднаних між собою, крім того, система оснащена датчиком метану, підключеного через підсилювач до мікроконтролера, який з'єднаний з вентилятором примусового провітрювання, модулем GSM І автоматичним вимикачем на вводі електроенергії у квартиру. Запропонована аварійна система запобігання вибухів побутового газу при установці в квартирах житлових будинків дозволяє: - здійснювати візуальний і звуковий контроль над станом і наявністю процентного вмісту газу в квартирі; - контролювати неприпустиме підвищення або зниження тиску на вводі в квартиру внаслідок несправності елементів газорегулюючого пункту (ГРП); - при досягненні неприпустимого процентного вмісту газу в повітрі подавати сигнали на світлову й звукову сигналізацію, а також на включення вентилятора примусового провітрювання, на запірний елемент арматури, розміщений на вводі газопроводу в квартиру й на автоматичний вимикач на вводі електроенергії в квартиру, з метою недопущення появи екзогенного джерела, крім того, система дозволяє за допомогою GSM модуля повідомляти власника квартири про виникнення аварійної ситуації за допомогою мобільного зв'язку; - у випадку відхилення тиску газу в газопроводі від заданої норми перекривати запірний елемент арматури, розміщений на вводі газопроводу в квартиру, і видавати сигнал на світлове й звукове оповіщення; - має суттєво спрощену конструкцію, що веде до зниження її вартості. 56214 4 Сутність запропонованого технічного рішення представлена на кресленні, де зображена структурна блок-схема аварійної системи запобігання вибуху побутового газу в квартирі. Запропонована аварійна система запобігання вибуху побутового газу в квартирі містить датчик 3 тиску, який вбудовується в газопровід на вводі газу в квартиру для контролю тиску газу, підсилювачі 5 і 6 сигналів, призначені для посилення аналогових сигналів від датчиків, І мікроконтролер, який використовують для керування всією системою, що складається з мультіплексора 7, аналогоцифрового перетворювача (АЦП) 8 і мікропроцесора 1. В аварійну систему виявлення витоку побутового газу в квартирі додатково введені: швидкодіючий електромагнітний клапан 10, встановлений на вводі газу в квартиру поза зоною можливого скупчення вибухонебезпечної концентрації газу й необхідний для припинення його подачі до квартири у випадку виникнення аварійної ситуації, датчик 2 метану, який використовують для контролю концентрації газу, розташований над побутовими газовими приладами в 30-40 см. від рівня стелі, тобто в місці найбільшої концентрації метану у випадку витоку, вентилятор 11 примусового провітрювання, що вбудовується у вентиляційний канал квартири для примусової вентиляції у випадку появи газу в приміщенні, GSM модуль 12, розташований у єдиному з мікропроцесором корпусі, або встановлений окремо для повідомлення про виникнення аварійної ситуації за допомогою мобільного зв'язку, світлова й звукова сигналізація 9, необхідна для оповіщення людини про наявність газу в приміщенні з можливістю установки як у єдиному корпусі з мікроконтролером так і окремо, а також автоматичний вимикач 13 на вводі електроенергії в квартиру з можливістю його відключення за допомогою керуючого сигналу. Система передбачає можливість тимчасового припинення електропостачання та слідкує за наявністю електроенергії, через сигнал «режим живлення» 4, який, у випадку відсутності напруги в побутовій мережі, переключає систему на живлення від автономного джерела енергії. Також на вводі газопроводу в квартиру встановлюється фільтр газу (на кресленні не показаний), який видаляє більшу частину сторонніх речовин, включаючи пил та вологу з газу, що приводить до збільшення терміну дії усього газового устаткування квартири та запобігає виникненню помилок у роботі датчика тиску. Аварійна система запобігання вибуху побутового газу працює наступним чином. Датчик 2 метану і датчик 3 тиску газу постійно контролюють вміст газу в повітрі й тиск у газопроводі відповідно і видають аналоговий сигнал на підсилювачі 5 і 6. Процесор 1 подає сигнал на мультіплексор 7, який по черзі опитує підсилювачі 5 і 6 й передає посилений аналоговий сигнал від датчиків на аналого-цифровий перетворювач (АЦП) 8, у якому відбувається перетворення аналогового сигналу в цифровий, що подається на вхід процесора 1, останній, на підставі вхідних сигналів, генерує керуючі сигнали на включення світлової і звукової сигналізації 9, відключення швидкодіючо 5 го електромагнітного клапана 10, включення вентилятора 11 примусового провітрювання, GSM модуль 12 та відключення автоматичного вимикача 13 на вводі електроенергії в квартиру. У нормальному режимі при живленні аварійної системи запобігання вибуху побутового газу у квартирі від внутрішньобудинкової мережі, відсутності небезпечної концентрації газу в повітрі й нормальному тиску на введенні труби газопроводу в квартиру, на панелі горить зелений індикатор (на кресленні не показаний), що є підставою для безпечного включення й експлуатації побутових газових пристроїв. Процесор 1 за допомогою мультіплексора 7 знімає з підсилювачів 5 і 6 сигнали, які перетворюються в аналого-цифровому перетворювачі (АЦП) 8 і надходять на вхід процесора 1, таким чином, постійно здійснюється контроль над концентрацією газу в повітрі й тиском у газопроводі. При надходженні на вхід сигналу, що відповідає концентрації метану 1 %, процесор 1 генерує керуючий сигнал, який посилається на світлову й звукову сигналізацію 9, тим самим забезпечуючи сповіщення про появу в повітрі газу - перший ступінь захисту. На панелі загорається індикатор - миготлива червона лампочка (на кресленні не показана), що вказує на необхідність відключення побутових газових приладів і самостійного запобігання надходженню газу в квартиру. Подача газу повинна бути припинена шляхом оперативного відключення побутових газових приладів, або закриттям елемента запірної газової арматури і включення вентилятора 11 примусового провітрювання. При зниженні концентрації газу нижче 1 %, через задану витримку часу світлова й звукова сигналізація 9 автоматично відключається й уся система переходить у нормальний (неаварійний) режим роботи. У випадку якщо зазначені заходи не були зроблені, при подальшому проникненні газу в квартиру й досягненні їм концентрації 2 % з датчика 3 метану, через підсилювач 5, мультіплексор 7 і аналого-цифровий перетворювач (АЦП) 8, на вхід мікропроцесора 1 надходить цифровий сигнал, що відповідає концентрації газу 2 %, на підставі якого процесор 1 генерує керуючі сигнали на закриття елемента запірної газової арматури - швидкодіючого електромагнітного клапана 10, розміщеного поза зоною можливого появлення газу й сигнал на включення вентилятора 11 примусового провітрювання. Спрацьовує друга ступінь захисту. На панелі індикації постійно горить червона лампочка (на кресленні не показана). У випадку, якщо після спрацьовування захисту концентрація газу знизилась і склала менш 2 %, мікропроцесор 1 генерує сигнал на відключення вентилятора 11 примусового провітрювання, на відкриття швидкодіючого електромагнітного клапана 10, а відключення світлової й звукової сигналізації 9 можливо тільки після натискання людиною вручну кнопки "скидання аварії", за умови, що концентрація газу в повітрі нижче 1 %. У випадку, якщо через заданий проміжок часу концентрація не знизиться, мікропроцесор 1 подає сигнал на GSM модуль - для оповіщення про аварійну ситуацію через мобільний зв'язок 12 та на 56214 6 відключення автоматичного вимикача 13 на вводі електроенергії в квартиру. Також забезпечується можливість паралельно контролювати неприпустимо високий і низький тиск у газопроводі подачі газу в квартиру: за допомогою датчика 3 тиску, через підсилювач 6, мультіплексор 7 і аналого-цифровий перетворювач (АЦП) 8 на вхід мікроконтролера 1 передається цифровий сигнал, відповідний до тиску в газопроводі. Мікропроцесор 1 відповідно до цього сигналу видає необхідні керуючі імпульси на світлову й звукову сигналізацію 9 і на закриття швидкодіючого електромагнітного клапана 10, встановленого на вводі у квартиру. На панелі загорається Індикатор - жовта лампочка (на кресленні не показана). Відкриття швидкодіючого електромагнітного клапана 10 можливо тільки вручну, якщо ж тиск не нормалізувався, він буде знову перекритий. Живлення вбудованої аварійної системи запобігання вибуху побутового газу й вентилятора примусового провітрювання у квартирі здійснюється від іскробезпечного блоку живлення, підключеного до електричної мережі квартири, а також від автономного джерела живлення. Якщо за якимись причинами електропостачання квартири відсутнє, то блок перевірки режиму живлення 4 подає сигнал на мікропроцесор 1 і тоді на панелі індикації зелена лампочка (на кресленні не показана) буде блимати, а живлення системи буде проводитися від автономного джерела. Перевірка працездатності аварійної системи запобігання вибухів побутового газу у квартирі здійснюється за допомогою безперервного самоконтролю системи в автоматичному режимі, а також натисканням спеціально передбаченої кнопки "тест". У режимі автоматичного самоконтролю системи мікропроцесор 1, через певний проміжок часу, виробляє сигнал, який Імітує спрацьовування датчика 2 метану й датчика З тиску, у зв'язку з цим генеруються відповідні сигнали на керування швидкодіючим електромагнітним клапаном 10, вентилятором 11 примусового провітрювання, на відключення автоматичного вимикача 13 на вводі електроенергії у квартиру, а також на GSM модуль 12. Через логічні операції, закладені програмне в мікроконтролер, визначається, чи відбулось генерування відповідних сигналів, і інформація про це видається користувачеві через комбінацію палаючих світлодіодів на панелі світлоіндикації. У момент автоматичного самоконтролю керуючі сигнали лише генеруються, але не подаються. Вручну перевірка працездатності може здійснюватися при пропущены через кнопку "тест" на мікропроцесор електричного сигналу, значення якого по напрузі відповідає заданій аварійній концентрації газу, тобто відбувається примусова імітація аварійного режиму роботи. Також, через логічні операції, закладені програмне в мікроконтролер, визначається, чи відбулось генерування відповідних сигналів, і інформація про це видається користувачеві через комбінацію світлодіодів, що загораються на панелі світлоіндикації. Перевірка працездатності в ручному режимі можлива тільки за умови неаварійної ситуації, тобто нормального тиску на введенні газопроводу у ква 7 56214 ртиру й відсутності вибухонебезпечної концентрації метану у повітрі. Виробництво аварійної системи запобігання вибуху побутового газу в квартирі у іскробезпечному варіанті практично виключає можливість вибуху газу при будь-якій його концентрації у випадку його впливу на елементи обладнання підключення газових приладів у квартирах житлових будинків. Виконання газової арматури у вигляді швидкодіючого електромагнітного клапана, що перебуває поза зоною можливого скупчення вибухонебезпечного газу, виключає його доступ в квартиру. Мікроконтролер виконується таким чином, що не допускає не санкціонованого його регулювання без спеціального устаткування й знань. Комутація вентилятора й автоматичного вимикача на вводі електроенергії в квартиру при такому процентному вмісті газу цілком безпечна й не може запалити газоповітряну суміш. Запропонована аварійна система запобігання вибуху побутового газу у квартирі проста у виготовленні й практично не вимагає обслуговування, що забезпечує Її дешевину. Її дворівневий блок захис Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 8 ту від вибуху газу й датчики наявності процентного вмісту газу в повітрі й тиску в газопроводі мають невеликі габаритні розміри й прості у використанні. Застосування заявленої аварійної системи запобігання вибуху побутового газу у квартирі дозволяє за рахунок забезпечення контролю за концентрацією газу в приміщенні, виміру тиску газу на введенні у квартиру й виключення ймовірності появи екзогенного джерела практично уникнути виникнення аварійних ситуацій і забезпечити надійність її експлуатації. Запропонована аварійна система запобігання вибуху побутового газу у квартирі може бути використана й на будь-яких інших побутових і промислових комплексах. Дана аварійна система запобігання вибуху побутового газу у квартирі, побудована на базі вільно програмованого контролера, допускає розширення й може застосовуватися не тільки для забезпечення газової безпеки, але також для пожежної безпеки при підключенні датчиків задимленості й датчиків вогню, і захисту від затоплення, при підключення датчиків затоплення. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601