一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置的制作方法

1.本发明涉及燃气监测技术领域，尤其涉及一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置。

背景技术：

2.可燃气体报警控制器，简称燃气报警器，其安装在可能发生燃气泄漏的场所，当燃气在空气中的浓度超过设定值探测器就会被触发报警，并对外发出声光报警信号，如果连接报警主机和接警中心则可联网报警，同时可以自动启动排风设备、关闭燃气管道阀门等，保障生命和财产的安全。在民用安全防范工程中，多用于家庭燃气泄漏报警，也被广泛应用于各类炼油厂、油库、化工厂、液化气站等易发生可燃气体泄漏的场所。燃气泄漏或废气排放而大量产生的一氧化碳是燃气中毒事件产生的根源，采用燃气报警器就能给予及时的警示。据统计燃气报警器防止一氧化碳中毒与燃气爆炸事故发生的有效率达95％以上。燃气报警器通常具有燃气泄露探测、声光报警、蓝牙、wifi或nb-iot远程通信报警等功能，部分配有电控阀门。当发生燃气泄露时，没有配备电控阀门燃气报警器不能实时切断燃气源，因此不能最大程度地阻碍燃气事故的进一步发生，燃气报警器的应用效果不明显。当发生燃气泄露时，配备电控阀门的燃气报警器可以实时切断燃气源，能最大程度地阻碍燃气事故的进一步恶化，应用效果显著。但是，配备电控阀门燃气报警器的生产成本将显著增加，同时也不便于安装，不利于推广使用。
3.燃气表通常具有燃气计量、电控阀门、nb-iot等物联网远程抄表等功能。燃气表和燃气报警器通常都安装在同一场所。如果燃气表和燃气报警器之间能互联互通，那么发生燃气泄露时，燃气报警器就可以通过燃气表的电控阀门进行实时关阀，阻碍燃气事故的进一步恶化；同时，将燃气泄露信息通过燃气表的nb-iot等物联网功能上传相关数据，实现了远程报警功能。采用这种远程无线方法的燃气报警器的安装成本会大大降低，便于推广应用。但是，由于燃气表和燃气报警器采用不同的生产标准，燃气表和燃气报警器之间不能互联互通，导致燃气报警器的功能受限、安装不便、生产成本高，市场推广应用受限。另一方面，燃气表虽然具备燃气报警器应有的电控阀门和远程通信功能，但没有被充分挖掘和利用出来，由于功能单一，同质化严重，燃气表市场竞争异常激烈。
4.申请号为cn201820926772.1公开了一种基于lora智能燃气表的燃气泄漏监测系统，该方案基于lora实现燃气表和燃气表报警器之间的互联互通，为解决lora功耗大的问题，采用接有220v交流电的电源转换器输出12v直流电源作为燃气表的供电电源。鉴于燃气表安装在易燃易爆环境，220v高压供电方案具有较大的安全隐患，因此该方案不具有实用性。
5.申请号为cn202210242726.0公开了一种基于物联网的智能燃气安全联动控制系统，提出了采用无线通讯模块包括蓝牙等多种无线传输模式实现燃气报警器与燃气表和手机的连接，但未对燃气表和燃气表报警器之间的通用数据传输协议进行具体描述，没有解决不同厂家生产的燃气报警器和燃气表之间的互联互通问题。
6.申请号为cn202210384966.4公开了一种燃气表联动气体报警器的控制使用方法及系统，该方案通过外部供电模块向气体报警器模块提供外部供电，气体报警器模块与燃气表模块进行有线连接，气体报警器模块对所述燃气表模块进行外部供电，鉴于燃气表安装在易燃易爆环境，通过外部给气体报警器供电，再通过气体报警器给燃气表供电的方案具有较大的安全隐患。该方案也没有对有线连接的硬件接口类型、电气参数、机械尺寸、传输速率、通用数据传输协议等具体实现方式和方法进行具体描述，也没有解决不同厂家生产的燃气报警器和燃气表之间的互联互通问题。
7.因此，如何燃气表和燃气报警器之间的互联互通，以避免了资源浪费，将更经济的保障人们的生命财产安全，是现阶段需要考虑的问题。
8.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息只用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

9.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，解决了现有燃气表和燃气报警器不能实现真正互联互通的问题，以及不同厂家生产的燃气报警器和燃气表之间的互联互通和互联互通可能引起燃气表的功耗增加问题。
10.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，它包括燃气报警器和燃气表，所述燃气表包括控制模块和燃气阀，控制模块的输出端与燃气阀的控制输入端连接；所述燃气报警器通过具有通用数据传输协议的光学接口或者电流环形接口或者rs485接口或者蓝牙接口与所述控制模块连接；
11.燃气报警器与燃气表通过各个接口以字节的形式进行数据传输，每个字节包括8位二进制码，传输时最前面加上一个起始位，最后面加一个偶校验位和一个停止位共11位；所述燃气报警器和燃气表的数据传输帧格式均包括起始符、报警器地址域、数据域、校验码和结束符。
12.所述燃气报警器发送到燃气表的数据传输帧格式中的数据域包括d0～d9共10个字节，d0表示甲烷浓度、d1表示丙烷浓度、d2和d3表示一氧化碳浓度、d4和d5表示烟雾浓度、d6表示电机阀状态、d7～d9表示预留；
13.所述燃气表发送到燃气报警器的数据传输帧格式中数据域包括d0～d3共4个字节，d0表示电机阀状态、d1～d3表示预留。
14.所述光学接口包括光学读数头和光学口，所述光学口与控制模块连接；所述光学读数头直接吸附在燃气表面板上的光学口上，并通过线缆与所述燃气报警器连接。
15.所述光学读数头包括设置在外壳内的环形磁钢，在环形磁钢内设置有与线缆连接的红外接收器和第一红外发射器。
16.所述第一红外发射器设置在与所述光学口内侧距离10mm
±
1mm位置处，所述燃气表内设置有第二红外发射器，第二红外发射器设置在与所述光纤读数头内侧距离10mm
±
1mm位置处。
17.所述环形磁钢的外环直径为29mm
±
1mm，内环直径为13mm
±
1mm；所述红外接收器和第一红外发射器中心之间的距离为6.5mm
±
0.5mm，所述外壳的直径为32mm
±
0.5mm。
18.所述电流环形接口包括电阻r0、rs和rx，开关s1和s2，以及电源；所述电源、电阻r0和电阻rs依次串联，串联后电源的正极和电阻rs的另一端与燃气报警器和控制模块连接，所述开关s1与电阻rs并联；所述电阻rx与控制模块并联，所述开关s2与电阻rx并联。
19.所述rs485接口包括通过线缆相互连接的第一rs485收发模块和第二rs485收发模块，第一rs485收发模块与燃气报警器连接，第二rs485收发模块与控制模块连接。
20.所述蓝牙接口包括通过射频无线通信进行相互通信的第一蓝牙收发模块和第二蓝牙收发模块，第一蓝牙收发模块与燃气报警器连接，第二蓝牙收发模块与燃气表连接。
21.本发明具有以下优点：一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，通过光学接口、电流环形接口、rs485接口、蓝牙接口这四种互联互通接口不会引起燃气表的功耗显著增加；能够使得不同生产厂家的燃气报警器和燃气表能够互联互通，在具备实时报警性能时的生产成本大大降低，产品推广应用门槛更低，可获得更高的利润，降低了同质化竞争程度；通过设计通用数据传输协议，符合该协议接口规范的燃气表和燃气报警器都可以实现互联互通；在不增加生产成本时，具备了与燃气报警器联动的功能，降低了用户的燃气使用风险，为燃气用户带来更好的用气体验。
附图说明
22.图1为本发明的光学接口连接示意图；
23.图2为光学读数头的结构示意图；
24.图2(a)为光学读数头的正视图；
25.图2(b)为光学读数头的侧视图；
26.图3为光学读数头的红外发射基准面示意图；
27.图4为燃气表的红外发射基准面示意图；
28.图5为电流环形接口连接示意图；
29.图6为rs485接口的连接示意图；
30.图7为蓝牙接口的连接示意图；
31.图中：1-红外接收器，2-第一红外发射器，3-环形磁钢，4-第二红外发射器，5-外壳。
具体实施方式
32.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的保护范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
33.本发明一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，它包括燃气报警器(传统燃气报警器)和燃气表，所述燃气表包括控制模块和燃气阀，控制模块的输出端与燃气阀的控制输入端连接；所述燃气报警器通过具有通用数据传输协议的光学接口或者电
流环形接口或者rs485接口或者蓝牙接口与所述控制模块连接。
34.如图1所示，光学接口包括光学读数头和光学口，所述光学口与控制模块连接；所述光学读数头直接吸附在燃气表面板上的光学口上，燃气表的对外接口不需要做任何物理上的修改，并通过线缆与所述燃气报警器连接。
35.燃气表和燃气报警器采用相同的数据传输协议，这样即可实现燃气表与燃气报警器的互联互通，只有当燃气表的光学口接收到燃气报警器的上报数据时才会产生硬件中断，从而唤醒控制模块，因此，与燃气报警器的光学接口通信并不增加燃气表的静态功耗。
36.工作流程示例：燃气报警器监测到燃气泄露等监测信息时，将监测信息通过光学接口实时发送给燃气表。燃气表收到关阀指令后实时关闭燃气阀。
37.如图2所示，光学读数头包括设置在外壳5内的环形磁钢3，在环形磁钢3内设置有与线缆连接的红外接收器1和第一红外发射器2。
38.其中，环形磁钢3的外环直径为29mm
±
1mm，内环直径为13mm
±
1mm；所述红外接收器1和第一红外发射器2中心之间的距离为6.5mm
±
0.5mm，所述外壳的直径为32mm
±
0.5mm。辐射信号的波长为900nm～1100nm的红外光，设置传输的二进制信号状态“0”和“1”分别对应的e
e/t
范围为：
39.(1)传输二进制“0”：500μw/cm2≤e
e/t
≤5000μw/cm2；
40.(2)传输二进制“1”：e
e/t
≤10μw/cm2。
41.进一步地，如图3和图4所示，第一红外发射器2设置在与所述光学口内侧距离10mm
±
1mm位置处，产生的信号为最佳作用区，称为基准面；燃气表内设置有第二红外发射器4，第二红外发射器4设置在与所述光纤读数头内侧距离10mm
±
1mm位置处，产生的信号亦为最佳作用区，亦称为基准面，两种基准面处的辐射光强度都定义为e
e/t
。
42.如图5所示，电流环形接口包括电阻r0、rs和rx，开关s1和s2，以及电源；所述电源、电阻r0和电阻rs依次串联，串联后电源的正极和电阻rs的另一端与燃气报警器和控制模块连接，所述开关s1与电阻rs并联；所述电阻rx与控制模块并联，所述开关s2与电阻rx并联。
43.燃气报警器和燃气表通过电流环形接口进行有线通信。其中：燃气报警器担任主站，采取主动方式向燃气表发送数据；燃气表担任从站，对燃气报警器发送的数据进行应答。燃气表侧的接口是无源的，由燃气报警器提供所需电能。
44.其中，燃气报警器上电后s1闭合，处于发送状态；燃气表上电后s2断开，处于接收状态。燃气报警器发送数据后s1断开，切换到接收状态。燃气表收到数据后s2闭合，处于应答状态。如此反复切换通信状态。
45.燃气表和燃气报警器之间采用相同的数据传输协议即可实现双方的互联互通。只有当燃气表的电流环形接口接收到燃气报警器的上报数据时才会产生硬件中断，从而唤醒控制模块，因此，与燃气报警器的电流环形接口通信并不增加燃气表的静态功耗。
46.其中，电流环形接口的通用设计参数如下：
47.(1)介质：双绞线；
48.(2)通信方式：2线制；
49.(3)信号类型：0～20ma电流环或4～20ma电流环；
50.(4)二进制信号与电流的关系：
51.(a)对于0～20ma电流环，定义传输的二进制信号状态“0”和“1”分别对应的环路电
流范围为：
52.①
传输二进制“0”：0ma～2ma；
53.②
传输二进制“1”：17ma～23ma；
54.(b)对于4～20ma电流环，定义传输的二进制信号状态“0”和“1”分别对应的环路电流范围为：
55.①
传输二进制“0”：4ma～6ma；
56.②
传输二进制“1”：17ma～23ma；
57.如图6所示，rs485接口包括通过线缆相互连接的第一rs485收发模块和第二rs485收发模块，第一rs485收发模块与燃气报警器连接，第二rs485收发模块与控制模块连接。
58.在传统燃气报警器上增加一个rs485收发模块。燃气表上也要增加一个rs485收发模块。燃气报警器的rs485通过线缆与燃气表的rs485收发模块进行有线通信。
59.燃气表和燃气报警器之间采用相同的数据传输协议即可实现双方的互联互通，只有当燃气表的第二rs485收发模块接收到燃气报警器的上报数据时才会产生硬件中断，从而唤醒控制模块，因此，与燃气报警器的第一rs485收发模块通信并不增加燃气表的静态功耗。
60.工作流程示例：燃气报警器监测到燃气泄露等监测信息时，将监测信息通过rs485发送给燃气表，燃气表收到关阀指令后实时关闭燃气阀。
61.如图7所示，蓝牙接口包括通过射频无线通信进行相互通信的第一蓝牙收发模块和第二蓝牙收发模块，第一蓝牙收发模块与燃气报警器连接，第二蓝牙收发模块与燃气表连接。
62.在传统燃气报警器上增加一个蓝牙收发模块。燃气表上也要增加一个蓝牙收发模块。燃气报警器的蓝牙收发模块与燃气表的蓝牙收发模进行射频无线通信。
63.燃气表和燃气报警器之间采用相同的数据传输协议即可实现双方的互联互通，由于蓝牙功耗极小，只有当燃气表的蓝牙接收到燃气报警器的上报数据时才会产生硬件中断，从而唤醒控制模块，因此，与燃气报警器的蓝牙通信并不显著增加燃气表的静态功耗。
64.工作流程示例：燃气报警器监测到燃气泄露等监测信息时，将监测信息通过蓝牙收发模块实时发送给燃气表，燃气表收到关阀指令后实时关闭燃气阀。
65.本发明中通用数据传输协议适用于燃气表和燃气报警器采用光学接口通信、电流环形接口通信、rs485接口通信。符合本协议接口规范的燃气表和燃气报警器可以实现互联互通。
66.其中，传输速率为4800bps
±
0.1％；数据传输时以字节为单位进行发送，传输的字节格式为每字节含8位二进制码，传输时最前面加上一个起始位(0)，最后面加一个偶校验位(e)和一个停止位(1)，共11位。其字节传输序列见表1。d0是字节的最低位，d7是字节的最高位。先传低位，后传高位。
67.表1数据传输字节格式定义
68.←
传输方向
69.70.燃气报警器发送到燃气表的数据传输协议的数据传输帧格式定义如下表2所示：
[0071][0072]
其中，报警器地址域(a0、a1)由两字节组成，每个字节为2为bcd码格式，长度为4位十进制数，4位十进制数为制造商id的后4为数字。
[0073]
如：当制造商id为xxxxx123456时，地址域为3456。传输内容(a0、a1)为：34h、56h。
[0074]
数据长度域(l)占用一个字节，为数据域的字节数，采用十六进制格式。
[0075]
数据域(d0～d9)由十个字节组成，每个字节由2位bcd码格式组成，数据域各字节定义如下表3所示；
[0076]
[0077][0078]
校验码(cs)占用一个字节，从帧起始符开始(包含帧起始符)到校验码之前的所有各字节进行二进制算术累加，不计超过ffh的溢出值。
[0079]
当燃气报警器给燃气表发送的数据帧中的甲烷浓度、丙烷浓度、一氧化碳浓度、烟雾浓度浓度中的一种或一种以上超过规定的阈值时，则关闭电机阀，否则打开电机阀。
[0080]
燃气表发送燃气报警器的(应答)数据传输协议的数据传输帧格式如下表4所示：
[0081]
[0082][0083]
其中，报警器地址域(a0、a1)由两字节组成，每个字节为2位bcd码格式，长度为4位十进制数。4位十进制数为制造商id的后4位数字。根据报警器发送的数据中地址返回。
[0084]
数据长度域(l)占用一个字节，为数据域的字节数，采用十六进制格式。
[0085]
数据域(d0～d3)由四个字节组成，每个字节为2为bcd码格式，数据域各字节的定义如下表5所示：
[0086][0087]
校验码(cs)占用一个字节，从帧起始符开始(包含帧起始符)到校验码之前的所有各字节进行二进制算术累加，不计超过ffh的溢出值。
[0088]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，其特征在于：它包括燃气报警器和燃气表，所述燃气表包括控制模块和燃气阀，控制模块的输出端与燃气阀的控制输入端连接；所述燃气报警器通过具有通用数据传输协议的光学接口或者电流环形接口或者rs485接口或者蓝牙接口与所述控制模块连接；燃气报警器与燃气表通过各个接口以字节的形式进行数据传输，每个字节包括8位二进制码，传输时最前面加上一个起始位，最后面加一个偶校验位和一个停止位共11位；所述燃气报警器和燃气表的数据传输帧格式均包括起始符、报警器地址域、数据域、校验码和结束符。2.根据权利要求1所述的一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，其特征在于：所述燃气报警器发送到燃气表的数据传输帧格式中的数据域包括d0~d9共10个字节，d0表示甲烷浓度、d1表示丙烷浓度、d2和d3表示一氧化碳浓度、d4和d5表示烟雾浓度、d6表示电机阀状态、d7~d9表示预留；所述燃气表发送到燃气报警器的数据传输帧格式中数据域包括d0~d3共4个字节，d0表示电机阀状态、d1~ d3表示预留。3.根据权利要求1所述的一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，其特征在于：所述光学接口包括光学读数头和光学口，所述光学口与控制模块连接；所述光学读数头直接吸附在燃气表面板上的光学口上，并通过线缆与所述燃气报警器连接。4.根据权利要求3所述的一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，其特征在于：所述光学读数头包括设置在外壳（5）内的环形磁钢（3），在环形磁钢（3）内设置有与线缆连接的红外接收器（1）和第一红外发射器（2）。5.根据权利要求4所述的一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，其特征在于：所述第一红外发射器（2）设置在与所述光学口内侧距离10mm
±
1mm位置处，所述燃气表内设置有第二红外发射器（4），第二红外发射器（4）设置在与所述光纤读数头内侧距离10mm
±
1mm位置处。6.根据权利要求4所述的一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，其特征在于：所述环形磁钢（3）的外环直径为29mm
±
1mm，内环直径为13 mm
±
1mm；所述红外接收器（1）和第一红外发射器（2）中心之间的距离为6.5 mm
±
0.5mm，所述外壳的直径为32mm
±
0.5mm。7.根据权利要求1所述的一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，其特征在于：所述电流环形接口包括电阻r0、rs和rx，开关s1和s2，以及电源；所述电源、电阻r0和电阻rs依次串联，串联后电源的正极和电阻rs的另一端与燃气报警器和控制模块连接，所述开关s1与电阻rs并联；所述电阻rx与控制模块并联，所述开关s2与电阻rx并联。8.根据权利要求1所述的一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，其特征在于：所述rs485接口包括通过线缆相互连接的第一rs485收发模块和第二rs485收发模块，第一rs485收发模块与燃气报警器连接，第二rs485收发模块与控制模块连接。9.根据权利要求1所述的一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，其特征在于：所述蓝牙接口包括通过射频无线通信进行相互通信的第一蓝牙收发模块和第二蓝牙收发模块，第一蓝牙收发模块与燃气报警器连接，第二蓝牙收发模块与燃气表连接。

技术总结

本发明涉及一种用于燃气表和可燃气体报警控制器的互联互通装置，它包括燃气报警器和燃气表，燃气表包括控制模块和燃气阀，控制模块的输出端与燃气阀的控制输入端连接；燃气报警器通过具有通用数据传输协议的光学接口或者电流环形接口或者RS485接口或者蓝牙接口与控制模块连接。本发明通过光学接口、电流环形接口、RS485接口、蓝牙接口这四种互联互通接口不会引起燃气表的功耗显著增加；能够使得不同生产厂家的燃气报警器和燃气表能够互联互通，在具备实时报警性能时的生产成本大大降低，产品推广应用门槛更低，降低了同质化竞争程度；通过设计通用数据传输协议，符合该协议接口规范的燃气表和燃气报警器都可以实现互联互通。范的燃气表和燃气报警器都可以实现互联互通。范的燃气表和燃气报警器都可以实现互联互通。