Система для контроля уровня загазованности воздуха Российский патент 2024 года по МПК G08B17/10 

Изобретение относится к системам контроля уровня загазованности воздуха и может быть использовано на объектах жилищно-коммунального хозяйства, где необходимо обеспечить безопасность посредством контроля уровня загазованности воздуха газифицированных помещений по двум компонентам - природный газ (СН₄) или сжиженные углеводородные газы (СУГ) и оксид углерода (СО) с функцией оповещения о превышении допустимых значений концентрации контролируемого вещества и автоматического перекрытия подачи газа.

Известен электромагнитный клапан для управления, содержащий корпус, включающий электромагнитный запорный механизм и антенну RFID, подключенные к плате управления клапаном, при этом плата управления клапаном выполнена с возможностью идентификации подключения через антенну RFID для принудительной активации электромагнитного запорного механизма и сохранения идентификационных данных метки, которая входила в контакт с антенной RFID при активации электромагнитного запорного механизма. [US 2023286202 A1, дата публикации: 14.09.2023]

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности его использования в составе системы для контроля уровня загазованности воздуха, поскольку оно используется для выдувного формования и не имеет возможности связи с сигнализаторами загазованности воздуха, и выполнения электромагнитным запорным механизмом команд в соответствии с поступающими от них сигналами.

В качестве прототипа выбрана система для контроля уровня загазованности воздуха, включающая электромагнитный запорный газовый клапан, в корпусе которого установлены блок измерения и индикации, электромагнитный запорный механизм, установленный на входе блока измерения и индикации, и плата управления, в состав которой входит микроконтроллер, встроенный датчик газа и беспроводные внешние сигнализаторы с датчиками газа и дыма для контроля помещения, транзисторные ключи, один из которых предназначен для подключения встроенного датчика газа к микроконтроллеру, модуль светозвукового оповещения, модуль GSM, модуль радиоприема с частотой 433 МГц, предназначенный для приема сигналов от беспроводных датчиков газа и дыма и передачи связанному с ним микроконтроллеру, выполненному с возможностью циклических измерений с постоянным контролем допустимых значений сигналов встроенного датчика газа и беспроводных внешних датчиков газа и дыма, с обеспечением поиска кодов беспроводных внешних датчиков газа и дыма, хранимых в постоянной памяти микроконтроллера (ППЗУ), при получении от них сигналов, а по истечении интервала времени отправки значений сигналов от указанных датчиков на сервер, при этом в случае выявления превышения допустимого предела показаний значений сигналов от указанных датчиков обеспечивается переход в состояние тревоги, при котором микроконтроллер обеспечивает открытие другого транзисторного ключа, посредством которого электромагнитный клапан осуществляет закрытие газа на входе стандартного блока измерения и индикации и активизацию модуля светозвукового оповещения, а также посылки сообщения на номера телефонов пользователей с использованием GSM-модуля. [RU 2718624, дата публикации: 10.04.2020]

Преимуществом прототипа является возможность его использования для контроля уровня загазованности воздуха за счет связи с сигнализаторами загазованности воздуха и выполнения электромагнитным запорным механизмом команд в соответствии с поступающими от них сигналами.

Однако, недостатком прототипа является отсутствие возможности регистрации постороннего вмешательства в работу электромагнитного запорного газового клапана третьих лиц, поскольку как таковое закрытие/открытие используемого в его конструкции запорного механизма возможно без использования каких-либо средств электронной защиты, что снижает безопасность использования системы, а также исключает возможность проведения расследования в случае неквалифицированного ремонта или возникновения чрезвычайной ситуации. Кроме того, подключение сигнализаторов с датчиками беспроводным способом снижает надежность системы, а использование таких сигнализаторов может привести к несвоевременному обнаружению возникшей опасной ситуации. Следует отметить, что представленный уровень техники содержит техническое решение (аналог), раскрывающее возможность идентификации взаимодействующей с антенной RFID-метки с целью управления электромагнитным запорным механизмом и сохранения идентификационных данных RFID-метки, которая входила в контакт с антенной при активации электромагнитного запорного механизма, однако, в разрезе решений, касающихся систем для контроля уровня загазованности воздуха газифицированных помещений, оно не может считаться надежным ввиду возможного влияния на антенну электромагнитных помех и самопроизвольного открытия электромагнитного запорного механизма или возможного размагничивания RFID-метки в момент необходимости перекрытия подачи газа, что также может привести к возникновению опасных ситуаций на объектах жилищно-коммунального хозяйства.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик системы для контроля уровня загазованности воздуха.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в одновременном повышении уровня безопасности при эксплуатации системы для контроля уровня загазованности воздуха, упрощении ее конструкции и повышении надежности за счет возможности принудительной активации электромагнитного запорного механизма монтажным устройством, подключаемым посредством электрического разъема, обычно используемого для кабельного подключения сигнализатора загазованности воздуха, и сохранения во внутренней памяти платы управления клапана идентификационных данных монтажного устройства с временной меткой.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Система для контроля уровня загазованности воздуха включает:

- сигнализатор загазованности воздуха, содержащий корпус сигнализатора, включающий, по меньшей мере, два сенсора наличия газа в воздухе газифицированного помещения, и электрический разъем, подключенные к плате сигнализатора;

- электромагнитный запорный газовый клапан, состоящий из корпуса клапана, включающего электромагнитный запорный механизм, прибор учета газа, источник резервного питания, модуль беспроводной связи и электрический разъем, подключенные к плате управления, при этом плата управления клапаном выполнена с возможностью идентификации подключения к электрическому разъему электронного монтажного устройства для принудительной активации электромагнитного запорного механизма (открывать или закрывать запорный механизм клапана), получения и сохранения идентификационного кода электронного монтажного устройства с временной меткой при принудительной активации электромагнитного запорного механизма с электронного монтажного устройства;

- соединительный кабель, посредством которого электрический разъем сигнализатора загазованности воздуха подключен к электрическому разъему клапана и платы управления.

Сигнализатор загазованности воздуха обеспечивает возможность оповещения пользователя световым и звуковым сигналами о наличии в помещении опасных концентраций контролируемого газа, а также направляет сигнал на перекрытие электромагнитного запорного газового клапана при превышении опасных концентраций газа. Для этого он содержит, по меньшей мере, два сенсора наличия газа и электрический разъем, подключенные к плате сигнализатора.

Электромагнитный запорный газовый клапан обеспечивает возможность перекрытия подачи газа в случае получения сигнала от сигнализатора. Для этого он содержит электромагнитный запорный механизм. Кроме того клапан имеет возможность обмена данными с удаленным сервером посредством модуля беспроводной связи, который в предпочтительном варианте представлен модулем GSM. Клапан содержит единый защищенный корпус, в котором электромагнитный запорный механизм сблокирован с прибором учета газа и остальными компонентами, что обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к клапану и прибору учета газа. Источник резервного питания обеспечивает автономность и бесперебойность работы системы контроля уровня загазованности с автоматическим отключением подачи газа.

Электронное монтажное устройство для управления электромагнитным запорным газовым клапаном содержит корпус, интерфейс управления в виде кнопок или клавиш, источник питания и электрический разъем или кабель, подключенные к плате управления, во внутренней памяти которой хранится идентификационный код устройства.

Плата управления клапаном обеспечивает возможность сбора и передачи информации посредством модуля беспроводной связи, обеспечивает сбор данных от компонентов системы (положение клапана, срабатывание сигнализатора загазованности, переход от основного к резервному источнику питания, обрыв соединения с сигнализатором загазованности, информацию с платы прибора учета газа, о расходе газа и архиве) и их передачу пользователю и на диспетчерский пункт газораспределительной организации.

Плата управления клапаном выполнена с возможностью идентификации подключения к электрическому разъему электронного монтажного устройства для принудительной активации электромагнитного запорного механизма, что может обеспечиваться за счет регистрации появления электрического сигнала, поступающего от электронного монтажного устройства через контакты электрического разъема, используемые для получения сигнала от сигнализатора. Под принудительной активацией электромагнитного запорного механизма подразумевается открытие/закрытие клапана. При регистрации электрического сигнала, поступающего от электронного монтажного устройства, плата управления обеспечивает обмен данными с платой управления монтажного устройства через дополнительные контакты электрического разъема и получение с последующим сохранением идентификационного кода электронного монтажного устройства с привязкой к временной метке во внутренней памяти.

Кабель обеспечивает возможность обмена сигналами между сигнализатором и клапаном, повышая надежность системы. Кабель может иметь тип «витая пара» с коннекторами типа RG-45 или другой аналогичный.

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, обеспечивающей возможность подключения электронного монтажного устройства к электромагнитному запорному газовому клапану посредством электрического разъема, обычно используемого при эксплуатации данной системы для получения сигналов от сигнализатора. Такой принцип позволяет использовать наиболее надежный проводной способ получения сигналов для открытия/перекрытия клапана как в случае взаимодействия с сигнализатором, так и в случае взаимодействия с электронным монтажным устройством, что позволяет избежать влияния электронных помех или размагничивания RFID-метки на возможность открытия/закрытия клапана. При этом обеспечивается возможность регистрации действий, направленных на открытие/закрытия клапана, поскольку, как таковое закрытие/открытие запорного механизма, становится невозможным без использования монтажного устройства, при этом в случае его использования во внутренней памяти платы управления сохраняется как идентификационный код монтажного устройства, так и точное время его применения для закрытия/открытия запорного механизма, что обеспечивает возможность проведения расследования в случае неквалифицированного ремонта, несанкционированного вмешательства или возникновения чрезвычайной ситуации.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в одновременном повышении безопасности эксплуатации системы для контроля уровня загазованности воздуха, упрощении ее конструкции и повышении надежности за счет возможности принудительной активации электромагнитного запорного механизма монтажным устройством, подключаемым посредством электрического разъема, обычно используемого для кабельного подключения сигнализатора загазованности воздуха, и сохранения во внутренней памяти платы управления клапана идентификационного кода монтажного устройства с временной меткой, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики системы для контроля уровня загазованности воздуха.

Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».

Из уровня техники не известна разработанная система и достигаемый с ее помощью технический результат. Ввиду этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется следующей схемой.

Фиг. 1 - Система для контроля уровня загазованности воздуха.

Фиг. 2 - Система для контроля уровня загазованности воздуха с подключенным к электромагнитному запорному газовому клапану электронным монтажным устройством для принудительной активации электромагнитного запорного механизма.

Фиг. 3 - Сигнализатор загазованности воздуха, изометрия.

Фиг. 4 - Электромагнитный запорный газовый клапан, изометрия.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Система для контроля уровня загазованности воздуха относится к стационарным устройствам и предназначена для непрерывного мониторинга содержания газовоздушной среды газифицированного помещения.

Система для контроля уровня загазованности воздуха включает диффузионный сигнализатор 10 загазованности воздуха, содержащий корпус сигнализатора, включающий полупроводниковые датчики наличия сжиженных углеводородных газов (СУГ) и метана, электрохимический датчик оксида углерода, световые/звуковые сигнализаторы и электрический разъем типа RG-45, подключенные к плате сигнализатора; электромагнитный запорный газовый клапан 12, содержащий корпус клапана, включающий электромагнитный запорный механизм, прибор учета газа, источник резервного питания, модуль беспроводной связи (GSM) и электрический разъем типа RG-45, подключенные к плате управления клапаном, при этом плата управления клапаном выполнена с возможностью идентификации подключения к электрическому разъему монтажного устройства принудительной активации электромагнитного запорного механизма и сохранения идентификационного кода монтажного устройства с временной меткой при принудительной активации электромагнитного запорного механизма; кабель 14 типа «витая пара» с коннекторами типа RG-45, посредством которого электрический разъем сигнализатора загазованности воздуха подключен к электрическому разъему клапана.

Система для контроля уровня загазованности воздуха работает следующим образом.

Сигнализатор 10 устанавливают на строительную конструкцию газифицированного помещения в месте наиболее вероятного скопления контролируемого газа. Электромагнитный запорный газовый клапан 12 устанавливают на внутриквартирный газопровод. Сигнализатор 10 и клапан 12 соединяют посредством кабеля 14.

Диффузионным сигнализатором 10 посредством совмещенных в одном корпусе сенсоров осуществляется непрерывный автоматический контроль содержания контролируемого газа в воздухе газифицированного помещения.

В случае определения наличия в воздухе сжиженных углеводородных газов (СУГ), метана или оксида углерода осуществляется оповещение пользователя соответственно световым и звуковым сигналами о наличии в газифицированном помещении опасных концентраций контролируемого газа или неисправности, а также осуществляется передача данных о наличии в газифицированном помещении опасных концентраций контролируемого газа или неисправности через модуль GSM пользователю и газораспределительной организации; при этом при достижении порогового значения осуществляется автоматическое перекрытие электромагнитного запорного механизма и отключение подачи газа к бытовому газоиспользующему оборудованию, установленному в помещении.

В таком случае проводят комплекс мер по выявлению и локализации причин срабатывания сигнализатора, и после устранения неисправности или идентификации ее отсутствия в системе газоснабжения производят отключение кабеля 14 от разъема клапана и посредством кабеля 16 типа «витая пара» с коннектором типа RG-45 осуществляют подключение электронного монтажного устройства 18 для управления электромагнитным запорным механизмом.

Для активации запорного механизма клапана, монтажным устройством 18 вырабатывается сигнал (с записанным идентификационным кодом), отличный от вырабатываемого платой управления сигнализатора 10 при идентификации наличия того или иного газа, который поступает на микроконтроллер платы управления клапаном. Микроконтроллер платы управления считывает данный сигнал, записывает во внутреннюю память идентификационный код монтажного устройства с временной привязкой и типом сигнала и, одновременно, с этим передает команду исполнительным устройствам, встроенным в плату управления клапана на выработку электрического тока с определенным напряжением и направлением для перевода запорного механизма клапана в открытое положение. Аналогичным образом осуществляется перекрытие запорного механизма клапана с сохранением идентификационного кода монтажного устройства и времени закрытия запорного механизма клапана его платой управления.

Представленная система повышает уровень безопасности использования природного газа/сжиженных углеводородных газов в многоквартирных и индивидуальных жилых домах путем непрерывного дистанционного мониторинга утечек газа, продуктов сгорания и автоматического или дистанционного прекращения подачи газа в случае возникновения недопустимых нарушений в работе системы газопотребления, и минимизирует влияние человеческого фактора (жителей квартир или третьих лиц) на функционирование системы контроля уровня загазованности.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в одновременном повышении уровня безопасности при эксплуатации системы для контроля уровня загазованности воздуха, упрощении ее конструкции и повышении надежности за счет возможности принудительной активации электромагнитного запорного механизма монтажным устройством, подключаемым посредством электрического разъема, обычно используемого для кабельного подключения сигнализатора загазованности воздуха, и сохранения во внутренней памяти платы управления клапана идентификационных данных монтажного устройства с временной меткой, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики системы для контроля уровня загазованности воздуха.

Изобретение относится к системам контроля уровня загазованности воздуха и может быть использовано на объектах жилищно-коммунального хозяйства Технический результат заключается в одновременном повышении уровня безопасности при эксплуатации системы для контроля уровня загазованности воздуха, упрощении ее конструкции и повышении надежности. Система для контроля уровня загазованности воздуха включает сигнализатор загазованности воздуха, электромагнитный запорный газовый клапан, подключенные к плате управления, при этом плата управления клапаном выполнена с возможностью идентификации подключения к электрическому разъему электронного монтажного устройства для принудительной активации электромагнитного запорного механизма (открывать или закрывать запорный механизм клапана), получения и сохранения идентификационного кода электронного монтажного устройства с временной меткой при принудительной активации электромагнитного запорного механизма с электронного монтажного устройства, соединительный кабель. При активации запорного механизма клапана монтажным устройством вырабатывается сигнал (с записанным идентификационным кодом), отличный от вырабатываемого платой управления сигнализатора при идентификации наличия того или иного газа, который поступает на микроконтроллер платы управления клапаном. Микроконтроллер платы управления считывает данный сигнал, записывает во внутреннюю память идентификационный код монтажного устройства с временной привязкой и типом сигнала и одновременно с этим передает команду исполнительным устройствам, встроенным в плату управления клапана, на выработку электрического тока с определенным напряжением и направлением для перевода запорного механизма клапана в соответствующее положение. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система для контроля уровня загазованности воздуха, включающая:

- сигнализатор загазованности воздуха, содержащий корпус сигнализатора, включающий по меньшей мере два сенсора наличия газа в воздухе газифицированного помещения и электрический разъем, подключенные к плате сигнализатора;

- электромагнитный запорный газовый клапан, состоящий из корпуса клапана, включающего электромагнитный запорный механизм, прибор учета газа, источник резервного питания, модуль беспроводной связи и электрический разъем, подключенные к плате управления клапаном, при этом

плата управления клапаном представлена в виде микроконтроллера и выполнена с возможностью идентификации подключения к электрическому разъему электронного монтажного устройства для принудительной активации электромагнитного запорного механизма, получения и сохранения идентификационного кода электронного монтажного устройства с временной меткой при принудительной активации электромагнитного запорного механизма с электронного монтажного устройства, при этом

электронное монтажное устройство для управления электромагнитным запорным газовым клапаном содержит корпус, интерфейс управления, источник питания и электрический разъем, подключенные к плате управления электронного монтажного устройства, представленной микроконтроллером, во внутренней памяти которого хранится идентификационный код устройства;

- соединительный кабель, посредством которого электрический разъем сигнализатора загазованности воздуха подключен к электрическому разъему клапана.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что электрический разъем имеет тип RG-45, при этом плата управления клапаном выполнена с возможностью получения сигнала от электронного монтажного устройства через контакты управления запорным механизмом клапана и с возможностью получения идентификационного кода электронного монтажного устройства.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что сигнализатор загазованности выполнен с возможностью оповещения пользователя световым и звуковым сигналами о наличии в помещении опасных концентраций контролируемого газа.