专利名称：具有有害气体监测报警功能的燃气热水器及监测报警方法
技术领域：
本发明涉及一种具有有害气体监测报警功能的燃气热水器，尤其是一种具有燃气泄漏和/或CO气体监测报警功能的燃气热水器，同时还涉及这种热水器的监测报警方法，属于家用燃烧器具技术领域。
背景技术：
据统计，因燃气泄漏导致的事故伤亡人数已上升至道路交通、工伤事故后的非正常伤亡人数的第3位。而其中因不正当使用燃气热水器导致的燃气泄漏、CO废气中毒事故又占据首位。目前，燃气热水器事故已经成为社会用气事故的“第一杀手”。燃气泄漏、CO中毒以及可能发生火灾等是当今许多家庭不敢使用燃气热水器的主要原因，也是燃气热水器的市场占有率从原先的一枝独秀演变成当今不敌电热水器(只有40％的市场占有率)状况的直接缘由。
检索发现，中国实用新型专利00237346.7《燃气热水器联动报警器》公开了一种燃气热水器、通风设备、燃气泄漏报警及废气超标报警整体联动自控的电路，实现了泄漏传感器由定时循环电路控制间歇工作，废气超标报警后关闭热水器，燃气泄漏报警后通风设备运行等功能。此外，中国发明专利申请200510049317.5《外置A/D转换器的燃气热水器燃气泄漏保护装置》提供了一种外置A/D转换器的燃气热水器燃气泄漏保护装置，燃气传感器输出经外置A/D转换器后与热水器控制装置中单片机的I/O输入端连接，由热水器控制装置与阀电路及报警电路连接，实现了燃气超标时，单片机控制切断气源并发出报警的功能。
本专利申请人根据深入细致的调研发现，上述现有技术并未能彻底解决燃气和CO气体泄漏的问题。因为在热水器的实际应用中，除了本身的泄漏外，还存在输送管路等其它环节的泄漏，以及其它燃气用具使用时废气的排放(例如灶具)。上述现有技术显然不能直接探测室内环境空气中燃气和CO气体的浓度，从而不能有效防止使用燃气热水器时因室内燃气泄漏或CO气体浓度超标而导致的事故。此外，探测单元是否始终处于正常工作状态是确保燃气热水器使用安全的必要保证，而上述现有技术无法检测报警单元是否失效，也没有考虑报警单元失效后系统的运行方式，因此在实际使用中存在较大的局限性。
对国外相关专利进行检索发现，美国专利US 5797358公开的《燃气热水器的控制系统》虽然也提供了一种燃气传感器、CO传感器与热水器处理器电气连接的控制系统，但该技术同样存在上述问题。
发明内容
本发明的首要目的在于针对以上现有技术存在的缺点，提出一种具有有害气体监测报警功能、尤其是具有燃气泄漏和/或CO气体监测报警功能的燃气热水器，同时给出相应的监测报警方法，从而有效防止使用燃气热水器时因室内燃气泄漏或CO气体浓度超标而导致的事故。
本发明进一步的目的在于提出一种可以检测报警功能是否失效的燃气热水器，进一步确保燃气热水器的工作可靠和使用安全。
为了达到以上首要目的，本发明的燃气热水器采用分体设置的燃气热水器主体与气体探测单元；所述气体探测单元含有气体传感器，安置在室内需监测处，与燃气热水器主体内的处理控制单元通讯连接；所述气体探测单元与处理控制单元之一接报警单元。
本发明燃气热水器的监测报警步骤为气体探测单元将感受到的气体浓度信号转化为电信号，通过通讯传送到热水器主体的处理控制单元；热水器主体内的处理控制单元将传送信号与预定阈值进行比较，当超过阈值时，发出报警指令；报警单元接受报警指令后发出报警信号。
当气体探测单元本身含有数据处理单元时，本发明的监测报警步骤为气体探测单元将感受到的气体浓度信号转化为电信号，传送给数据处理单元；数据处理单元将信号与预定阈值进行比较，同时通过通讯将信号传送到热水器主体的处理控制单元；或者数据处理单元将传送信号通过通讯直接传送到热水器主体的处理控制单元，热水器主体内的处理控制单元将接收到的信号与预定阈值进行比较；当信号超过预定阈值时，数据处理单元与处理控制单元之一发出报警指令；报警单元接受报警指令后发出报警信号。
为了达到进一步的目的，本发明的燃气热水器主体内的处理控制单元与气体探测单元之间为双向有线或无线通讯连接。工作时，处理控制单元发出测试信号，传送给气体探测单元；当气体探测单元未能正常响应时，处理控制单元发出通报信号。
本发明的进一步完善是，热水器主体内的处理控制单元的控制输出端与燃气输送管路阀的受控端连接，当接收到探测信号超过阈值时，在发出报警指令的同时，还发出控制信号，切断燃气输送管路阀。
这样，气体探测单元可以按需灵活安装在燃气和CO浓度容易聚集的房内位置，热水器则安装在安全和方便操作的位置。用户如不需要气体探测功能或者气体探测单元失效检修时，热水器主体内处理控制单元按无报警功能的工况进行工作，同时主机显示气体探测单元失效的通报信息。当热水器主控制器检测到气体探测单元工作正常后，接受并实时响应气体探测单元发来的信号，通过处理，控制报警、切断气源等。
容易理解，本发明的有益效果是各种型号的燃气热水器(尤其是燃气快速热水器)与气体探测单元可灵活分体安装，从而克服现有技术无法监测输送管路等其它环节泄漏、以及其它燃气用具使用时废气排放的缺陷，能有效防止因室内燃气泄漏或CO气体浓度超标而导致的事故，给用户和社会带来更多的使用价值。
图1是本发明实施例一的电路原理图。
图2是对应图1实施例的原理框图。
图3是本发明实施例二的电路原理图。
图4是对应图3实施例的原理框图。
具体实施例方式
下面结合附图优选实施例对本专利作进一步的说明。
实施例一本实施例带燃气泄漏报警和/或CO气体报警功能的燃气热水器如图1所示，气体探测单元1与燃气热水器主体2为可拆卸式分体安装，相互之间通过串口通讯芯片U1(型号MAX202)、U2(型号MAX202)进行数据通信，并由热水器提供电源。
燃气热水器主体2内含作为处理控制单元的数据处理芯片IC2(型号H83694)、显示模块9、通讯芯片U2、蜂鸣器F1及气阀体Vav1，IC2内包含记忆单元EEPROM8。
气体探测单元1内包含CO传感器5(型号TGS2442)、数据处理芯片IC1(型号Mega8)、IC1接串口通讯芯片U1(型号MAX202)，与热水器主体进行串口通讯。IC1的I/O口PB1、PB2输出脉冲信号，经开关管T3、T4控制CO传感器5。CO传感器5通过敏感材料感受环境中的气体浓度，输出变化电压传递给IC1的I/O口PC0。PC0接收到电压变化后，通过内部A/D转换模块进行A/D转换，并换算成实际浓度数值，同时检测CO气体浓度是否超过报警设定浓度。然后，IC1将此浓度值信息通过串口数据通讯芯片U1、U2传送给热水器主体内的数据处理芯片IC2。该处理芯片IC2通过串口通讯芯片U2接收到来自气体探测单元1的数据信息，通过显示模块9实时显示，同时将数据按程序设定存放的时间，保存到EEPROM 8中，以方便需要时调用读出。IC2同时还根据从串口通讯芯片U2接收到的数据信息的情况，由PB1、PB2口通过开关管T1、T2和继电器Re1来控制蜂鸣器F1、气阀开关Vav1的工作。
此外，IC1可以实时检测CO传感器5是否失效，并通过通讯芯片U1、U2将此信息传递给IC2。如果检测失效，IC2根据此信息控制热水器运行并给出提示信息。
当室内CO气体的浓度值小于报警设定值时，IC2将从串口通讯芯片U2接收到的信息输出到显示模块9，热水器正常工作；当室内CO气体的浓度值上升到超过报警设定浓度时，IC2输出控制信号给开关管T2，通过继电器Re1，切断气阀体Vav1的电源；同时输出信号给开关管T1，控制蜂鸣器F1发出警报；IC2同时还给出数据信号，通过显示模块9输出报警代码。
当用户没有使用燃气热水器(但此时热水器处于通电状态)而使用其它燃气用具时，如果室内CO气体浓度未达到报警设定浓度，气体探测单元1反馈浓度信号给IC2，主控制器IC2接受到信号后将信号在显示模块9进行浓度显示；如果室内CO气体浓度增加并达到设定浓度，主控IC2接受到信号后启动蜂鸣器F1，控制显示模块9进行闪烁报警，并发出相关控制信号，禁止气阀体Vav1开启。当室内气体浓度恢复到正常水平之后，气体探测单元1反馈信号给IC2，IC2接受到信号后停止蜂鸣器F1、显示模块9的声光报警，并解除禁止气阀体Vav1开启的信号。
参见图2，本实施例的工作过程可以简述为当房间内存在可燃气体和/或CO气体时，气体传感器5检测到可燃气体和/或CO气体浓度后，输出相关信号到数据处理芯片IC1，数据处理芯片IC1检测到来自传感器5的信号后，经过处理转换成相应的浓度数值，并判断该浓度值是否超过报警设定浓度，然后通过数据通讯模块U1、U2将相关数据传递给热水器数据处理芯片IC2，IC2根据相关数据控制显示模块9进行浓度显示，同时，将该数据存储到记忆模块8。如果该浓度值超过报警设定浓度，IC2同时控制报警模块6进行声光报警，并通过气阀控制模块7切断气阀。
数据处理芯片IC1检测到来自传感器5的信号后，也可以通过数据通讯模块U1、U2将信号直接传递给热水器数据处理芯片IC2，经IC2处理转换成相应的浓度数值，并判断该浓度值是否超过报警设定浓度，然后进行相应的控制。数据处理芯片IC1也可以将检测到的来自传感器5的信号处理成相应的浓度数值信号后，再通过数据通讯模块U1、U2传送给IC2，由IC2进行判断后进行相应控制。
图中6’表示报警模块也可以位于探测单元内，而8‘表示存储模块可以外置。
实施例2本实施例的电路原理如图3所示，基本情况与上述实施例相同。气体探测单元1也与燃气热水器主体2分体安装，两者之间通过信号线进行连接。不同之处在于燃气热水器主体2内含的数据处理芯片IC(型号H83694)的I/O口P20、P21输出脉冲信号，经开关管T3、T4、T5、T6、T7控制气体探测单元1的传感器5，CO传感器5通过敏感材料感受环境中的气体浓度，输出变化电压传递给IC的I/O口PB0。PB0接收到电压变化后，通过内部A/D转换模块进行A/D转换，并换算成实际浓度数值，同时检测CO气体浓度是否超过报警设定浓度。其工作原理等可以参见上述事实例，不另赘述。
其工作过程参见图4，当房间内存在可燃气体和/或CO气体时，气体传感器5检测到可燃气体和/或CO气体浓度后，传递给热水器数据处理芯片IC，数据处理芯片IC检测到来自传感器5的信号后，处理转换成相应的浓度数值，并判断该浓度值是否超过报警设定浓度。然后，IC根据此浓度数值控制显示模块9进行浓度显示，同时，将该数据存储到记忆模块8。如果该浓度值超过报警设定浓度，IC控制报警模块6进行声光报警，并通过气阀控制模块7切断气阀。
本发明不限于上述实施例，还可以有许多变化设计。例如，通讯方式既包括有线、也包括无线，既包括双向、也包括单向；报警单元既可以由热水器主体内的处理控制单元控制，也可以由探测单元内的数据处理单元直接控制；报警单元中的显示报警既可以与燃气热水器的显示屏兼用，也可以单独设置；电路中的各分离器件可进一步集成或集成器件进一步分离；等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种带燃气泄漏报警和/或CO气体报警功能的燃气热水器，其特征在于采用分体设置的燃气热水器主体与气体探测单元；所述气体探测单元含有气体传感器，安置在室内需监测处，与燃气热水器主体内的处理控制单元通讯连接；所述气体探测单元与处理控制单元之一接报警单元。
2.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于所述燃气热水器主体内的处理控制单元与气体探测单元双向通讯连接。
3.根据权利要求2所述的燃气热水器，其特征在于所述热水器主体内处理控制单元的控制输出端与燃气输送管路阀的受控端连接。
4.根据权利要求2所述的燃气热水器，其特征在于所述热水器主体含有与处理控制单元连接的显示模块，用以显示CO气体浓度及光报警信号。
5.根据权利要求2所述的燃气热水器，其特征在于所述热水器主体含有与处理控制单元连接的存储单元，用以保存探测数据供需要时调用读出。存储单元也可位于探测单元内。
6.根据权利要求1所述带燃气泄漏报警和/或CO气体报警功能燃气热水器的监测报警方法，其特征在于包括以下步骤气体探测单元将感受到的气体浓度信号转化为电信号，通过通讯传送到热水器主体的处理控制单元；热水器主体内的处理控制单元将传送信号与预定阈值进行比较，当超过阈值时，发出报警指令；报警单元接受报警指令后发出报警信号。
7.根据权利要求1所述带燃气泄漏报警和/或CO气体报警功能燃气热水器的监测报警方法，其特征在于所述气体探测单元含有数据处理单元时，监测报警步骤为气体探测单元将感受到的气体浓度信号转化为电信号，传送给数据处理单元；数据处理单元将传送信号与预定阈值进行比较，同时通过通讯将信号传送到热水器主体的处理控制单元；或者数据处理单元将传送信号通过通讯直接传送到热水器主体的处理控制单元，热水器主体内的处理控制单元将接收到的信号与预定阈值进行比较；当超过阈值时，数据处理单元与处理控制单元之一发出报警指令；报警单元接受报警指令后发出报警信号。
8.根据权利要求6或7所述燃气热水器的监测报警方法，其特征在于所述燃气热水器主体内的处理控制单元与气体探测单元双向通讯连接，工作时，处理控制单元发出测试信号，传送给气体探测单元；当气体探测单元未能正常响应时，处理控制单元发出通报信号。
9.根据权利要求8所述燃气热水器的监测报警方法，其特征在于所述热水器主体内的处理控制单元的控制输出端与燃气输送管路阀的受控端连接，当接收到探测信号超过阈值时，在发出报警指令的同时，还发出控制信号，切断燃气输送管路阀。
全文摘要
本发明涉及具有有害气体监测报警功能的燃气热水器及监测报警方法，属于家用燃烧器具技术领域。该燃气热水器采用分体设置的燃气热水器主体与气体探测单元；气体探测单元含有气体传感器，安置在室内需监测处，与燃气热水器主体内的处理控制单元通讯连接；气体探测单元与处理控制单元之一接报警单元。当室内有害气体浓度上升时，处理控制单元或数据处理单元将传送信号与预定阈值进行比较，当超过阈值时，控制报警。本发明的燃气热水器和气体探测单元可灵活分体安装，从而克服现有技术无法监测输送管路等其它环节泄漏、以及其它燃气用具使用时废气排放的缺陷，能有效防止因室内燃气泄漏或CO气体浓度超标而导致的事故，给用户和社会带来更多的使用价值。
文档编号F24H9/20GK1963329SQ200610097939
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月22日 优先权日2006年11月22日
发明者邱步, 田刚, 鞠平, 朱高涛 申请人:艾欧史密斯(中国)热水器有限公司