具有安全控制功能的燃气表及安全控制方法与流程

本发明涉及燃气计量技术领域，具体涉及一种具有安全控制功能的燃气表及其安全控制方法。

背景技术：
在12-5的战略规划中，重点针对能源的清洁、高效利用提出明确的规划目标。天然气进入居民家庭和工业环境的比例越来越大，是未来清洁能源的一个重要组成部分。与此同时，燃气的安全使用变得越来越重要，“安全厨房”等行业要求的迫切性也越来越紧急。在现有的燃气使用中，安全措施大都使用基于浓度检测的报警器来完成。当出现燃气泄露或爆管以后，空气中可燃气体的浓度达到一定门限，会触发报警器发出报警信号。安检人员在得到报警信号后赶赴现场进行手工关阀处理。还有一种是安装自闭阀，即在管路中另外安装机械式阀门，当出现爆管的状况时，管道压力会推动阀门自动升起，从而关闭阀门，从一定程度上提高燃气使用的安全性。上述技术方案在用于燃气安全保障时，都存在不足之处，主要包括：1)控制延后基于浓度检测的报警器是一种后验措施的装置，即出现煤气泄露、爆管或者熄火排空等状况到一定程度，并且在报警器的安装位置附近达到报警阈值，才会启动工作。此时往往已经有了较大量的燃气泄露，而报警信息在传递到安全指挥中心并派人排查时，危害往往已经发生，不能起到快速检测和处置的目的。2)功能局限报警器检测的是空气中可燃气体的浓度，并且独立与燃气管道系统之外，如果安装位置的通风情况较好，则无法感知到气体的微量泄露。此外也无法杜绝偷气、拔管等人为破坏行为造成的燃气不正常泄露；自闭阀虽然可以在发生爆管时关闭，但由于采用机械式原理，对爆管的判断阈值无法灵活调整，适应性较差，并且无法在气体微量泄露或者正常流量超长时间泄露的作用下启动。3)准确性差在家用环境下，报警器都是安装在厨房内。由于中国人的饮食习惯，烹饪过程中经常有酒精、乙酸等刺激性气体，这就很容易造成报警器的误报，进而影响警报的正确性和严肃性，甚至出现居民抵制使用的状况，进而造成燃气使用危险性的增加。4)额外成本自闭阀和报警器都是额外的安全设备，每一个设备的售价都远远高于燃气表。高企的设备成本，很大程度上限制了产品和措施的普及，使得大部分居民家庭的燃气使用环境处于缺乏安全保护的危险局面。因此，需要一种燃气安全控制方案，能够及时、快速、准确地检测多种异常状况并启动安全措施，并且成本低、容易推广和普及。

技术实现要素：
根据本发明示例实施例，提出了一种具有安全控制功能的燃气表，包括：传感单元，检测流经燃气表的燃气的流量；控制单元，连接至传感单元以及位于燃气表内部或外部的安全单元，基于传感单元的检测结果，确定是否出现异常状况，并在确定出现异常状况时控制安全单元启用安全保护措施。安全单元可以包括安全阀门，安全保护措施可以包括关闭安全阀门以阻断燃气流动。根据本发明示例实施例，提出了一种燃气表安全控制方法，包括：检测流经燃气表的燃气的流量；基于检测结果，确定是否出现异常状况，并在确定出现异常状况时启用安全保护措施。启用安全保护措施可以包括：关闭位于燃气表内部或外部的安全阀门以阻断燃气流动。根据本发明示例实施例，以燃气表在计量过程中获得的实时流量为基础，检测异常状况的出现，并在出现异常状况时自动启用安全保护措施。这种具有安全控制功能的燃气表能够以常见的燃气表的形式来实现和安装，成本低、容易推广，除了常规计量计费功能之外，还能够及时、快速、准确地检测异常状况和自动关闭燃气输入，为燃气的安全使用提供便捷、快速的本源保障。附图说明通过下面结合附图说明本发明的示例实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：图1示出了根据本发明示例实施例的燃气表的示意框图。图2示出了燃气表的一个更加详细的示例。图3A和3B示出了根据本发明示例实施例的燃气表中控制单元的示意框图。图4示出了根据本发明示例实施例的微量泄漏检测流程。图5示出了根据本发明示例实施例的爆管泄漏检测流程。图6示出了根据本发明示例实施例的连续工作时间超时检测流程。图7示出了根据本发明示例实施例的安全控制方法的示意流程图。具体实施方式以下参照附图，对本发明的示例实施例进行详细描述，本发明不限于下述示例实施例。为了清楚描述本发明的基本思想，附图中仅示出了与本发明的技术方案密切相关的部件、功能或步骤，并且以下描述中省略了对已知技术、功能、部件或步骤的具体描述。发明人在现有常规的计量计费燃气表的基础上，提出了可以通过向现有燃气表添加基于流量检测的安全控制方案，来实现具有安全控制功能的燃气表。这种具有安全控制功能的燃气表能够以常见的燃气表的形式来实现和安装，成本低、容易推广，还能够及时、快速、准确地检测异常状况和自动关闭燃气输入，提高了燃气使用安全性。图1是根据本发明示例实施例的具有安全控制功能的燃气表的示意框图。图中仅示出了与本发明的技术方案密切相关的部分，本领域技术人员可以理解，除了所示的部分之外，该燃气表还可以包括任何合适的部分(例如燃气通道、通信接口等)或具有任何适合的结构。如图1所示，燃气表10包括传感单元101、控制单元102、安全单元103和接口单元104。控制单元102与传感单元101和接口单元104连接，可以进行双向通信。控制单元102还连接至安全单元103，以控制安全单元103的操作。虽然图1示出了安全单元103在燃气表10内部，但是本发明不限于此。安全单元可以设置在燃气表10的外部，例如设置在燃气管道上、燃气表附近位置等，控制单元102可以通过有线或无线多种方式向安全单元103发送控制命令。传感单元101检测流经燃气表的燃气的流量。传感单元101一般安装在燃气表的燃气流道内，燃气流道是实施燃气计量的通道，一般具有整流和加速功能。当燃气从管道进入燃气通道并流经传感单元101时，传感单元101对燃气瞬时流量进行实时检测，得到实时流量。在一个示例中，以MEMS材料为感测元件来构成传感单元101。由于MEMS感测元件的特性，燃气表是能够直接获得燃气的实时流量(或流速)的电子直测式计量器。控制单元102基于传感单元101的检测结果，确定是否出现异常状况，并在确定出现异常状况时控制安全单元104启用安全保护措施。在一个示例中，安全单元104可以包括安全阀门，安全保护措施包括关闭安全阀门以阻断燃气流动。在一个示例中，安全阀门可以是自动控制阀门，安装在燃气表内部，可以在控制单元的指令下完成阀门开关，控制燃气的通断。在一个示例中，安全单元104也可以由用户手动操作。在一个示例中，控制单元102可以将传感单元101检测的实时流量与预设的流量门限相比较，并根据比较结果来确定是否出现异常状况。这种基于实时流量检测的安全控制紧密结合了燃气的当前使用状况，并且可以根据各个用户实际应用或需求(例如民用燃气表的最小或最大工作点、灶具可用最小或最小流量等)，个性化地设定流量门限，可以避免错误检测，实现快速、准确的异常状况检测。在另一示例中，控制单元102还可以进一步考虑到时间因素。例如，当流量比较结果指示可能出现异常状况时，控制单元102可以不立即启用安全控制措施，而是开始监测这种异常状况的持续时间，例如监测燃气以当前流量或流速流动的持续时间。当该持续时间超过一定时间门限时，控制单元102才确定出现异常状况并发出指令来启用安全控制措施。这种进一步基于时间因素的安全控制允许从时间上预留一定裕度，例如，在发生燃气泄漏后用户立即发现泄漏并关闭了燃气阀门的情况下，可以避免不必要的安全控制或报警，本领域人员可以理解，控制单元102还可以执行燃气表的其他多种功能，例如计量、计费等。例如，控制单元102可以在每个采样周期上对燃气的流量进行计算，进而计算出累计流量，完成燃气计量的功能。与此同时，基于燃气实时流量进行判断和分析评估，对于可能出现的异常情况进行及时的检测和控制。控制单元102可以任何适合的形式来实现，包括硬件、软件、固件等。例如，控制单元102可以实现为专用集成电路。控制单元102也可以实现为编程有相应软件程序的可编程逻辑器件、微控制器、微处理器等。控制单元102还可以包括存储器，例如随机存取存储器RAM，来存储有关数据。接口单元104用于与用户、安检人员等进行交互。接口单元104可以从控制单元102接收指令和燃气表的计量、计费、工作状况等信息，并通知给用户。用户可以通过接口单元104进行多种操作，例如设定上述流量门限和时间门限、进行燃气表维护等。接口单元104可以把输入的信息传送给控制单元102以便其使用。在一个示例中，接口单元104可以包括显示屏和操作按键或按钮，通过显示屏向用户显示信息，并且用户或安检人员通过操作按键或按钮来进行设置和维护。在另一个示例中，接口单元104可以包括触摸屏，通过触摸屏来进行信息显示、设置维护操作等。在另一个示例中，接口单元104还可以包括卡槽，用户或安检人员向卡槽中插入管理卡、付费卡等来进行设置、充值和维护。例如，用户或管理人员在得到燃气流量异常关闭的信息后，对现场进行安全处理并确认无误后，通过接口单元104输入特殊的按键命令或者使用专用管理卡来恢复燃气表正常工作。虽然图1中示出了接口单元104与控制单元102是彼此分立的部分，但是本领域技术人员可以理解，这两个单元或者它们的部分功能可以一体地实现。图1的燃气表10还可以包括其他多种部件，例如通信单元，与外部进行有线或无线通信，将计量、计费、异常状况等信息发送给外部。例如，通信单元可以由WLAN或RS485等通信模块构成，当出现异常状况时，控制单元102可以通过通信单元将出错信息发送给比如远程管理中心或者信息集中设备。这样能够方便地采集燃气表使用信息，及时通知故障情况，提高管理和安全维护的效率。在一个示例中，燃气表10还可以具有音频输出装置，例如扬声器，可以通过音频输出装置输出计量、计费、异常状况等信息，或者发出警报。图2示出了燃气表10的一个更加详细的示例，在该示例中，燃气表是MEMS智能燃气表。在表计外壳中封装了燃气流道、传感单元、控制单元和安全控制阀。此外，MEMS智能燃气表还包括显示屏、控制按键和外部通信接口。燃气表工作时，燃气通过燃气流道，传感单元在气体流速的作用下输出瞬时流量信号，控制单元在每个采样周期上对燃气的流量进行计算，进而计算出累计流量，完成燃气计量的功能。同时，基于燃气流量的状态进行判断和分析评估，检测异常情况并进行及时的控制措施。在出现异常状况时可以通过显示屏和通信接口将出错信息显示和发送，以通知用户或管理人员。在得到异常状况出现的信息后，用户或管理人员可以对现场进行安全处理。在确认异常解除后，通过控制按键输入特殊的按键命令来恢复燃气表正常工作。图3A和3B示出了根据本发明不同示例实施例的燃气表10中控制单元102和102’的示意框图，图中仅示出了与本发明基本思想有关的部分，图中相同的部分以相同的附图标记表示。如图3A所示，控制单元102包括流量比较器301和确定器3...