CN112483904B - 一种氢***的管路监测设备及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氢能源技术领域，尤其涉及一种氢***的管路监测设备及监测方法，所述氢***的管路监测设备包括中央处理装置；管路检测装置，用于检测所述氢***的管路是否出现异常，所述管路检测装置与中央处理装置通讯连接；泄压装置，所述泄压装置与中央处理装置电连接，所述泄压装置能够在中央处理装置的控制下对氢***管路进行压力释放。所述氢***管路监测方法，包括步骤：通过所述中央处理装置打开进气阀、通过所述管路检测装置和中央处理装置获取管路运行情况、当判断管路运行情况为异常时，启动泄压装置。所述中央处理装置、管路检测装置、泄压装置的配合设置解决了进行氢***管路监测时数据记录不完备、效率低、存在安全隐患的技术问题，产生了提升监测效率、减少安全隐患的技术效果。

Description

一种氢***的管路监测设备及监测方法

技术领域：

本发明涉及氢能源技术领域，尤其涉及一种氢***的管路监测设备及监测方法。

背景技术：

氢气作为一种清洁能源，正逐渐应用于生产生活中的各个领域。近些年来，尤其是在氢能汽车领域更是得到了较大的发展。氢气在燃料电池中释放能量后的最终产物是洁净的水，实现了二氧化碳的零排放，对环境没有任何负担，氢燃料电池被普遍认为是未来能源的终极解决方案。

目前的燃料电池氢***在安装现场或者使用时为采取人工数据读取记录和手工操作的方式来检测氢***管路的情况，通过打开相关控制阀门使整个管路充满氢气，等待一段时间由操作人员进行测量。这种方法以及使用的设备耗时耗力，且无法在检验异常的情况下，及时泄压。造成相关数据记录不完备、效率低、存在安全隐患等问题。

有鉴于此，提出本发明。

发明内容：

本发明提供一种氢***的管路监测设备，能够实时监测相关数据并在出现检验异常时及时泄压。

本发明保护一种氢***的管路监测设备，包括：

中央处理装置；

管路检测装置，用于检测所述氢***的管路是否出现异常，所述管路检测装置与中央处理装置通讯连接；

泄压装置，所述泄压装置与中央处理装置电连接，所述泄压装置能够在中央处理装置的控制下对氢***管路进行压力释放。

采用上述方案，所述氢***可以为车载氢***也可以为加氢站的氢***，所述氢***的管路其中一端与储气瓶连接，所述管路检测装置可以对氢***的一些指标、参数进行测量，通过将上述指标数据传输至所述中央处理装置，再由所述中央处理装置对接收到的数据进行分析处理，来判断氢***的管路情况是否正常，若经判断管路情况出现异常，则启动泄压装置，将管路内的压力进行安全释放后，再进行检查。所述通讯连接既可以为有线形式的电性连接也可以为无线形式的信号传输。

进一步地，所述中央处理装置包括数据采集控制器和数据分析处理器，所述数据采集控制器上设置有信号发射接收器，通过所述信号发射接收器能够实现数据采集控制器和数据分析处理器之间的数据交互。

采用上述方案，所述数据采集控制器可以设置为下位机，所述数据分析处理器可以相应的设置为上位机，二者通过信号发射接收器能够进行无线红外或者是蓝牙传输；上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据，转换成数字信号反馈给上位机。通过无线红外或者是蓝牙传输的方式，在实际应用中可以将无需将上位机进行随时携带，现场可以由下位机直接进行收集，然后再将其移至指定位置实现与上位机的传输。

优选地，所述中央处理装置也可以采用一体式，预置在测试车间进行数据采集与处理。

进一步地，所述氢***包括储气瓶，所述泄压装置包括安装在氢***管路上的泄压阀、设置于所述储气瓶和氢***管路之间的进气阀，所述泄压阀和进气阀分别与中央处理装置电连接。

采用上述方案，所述泄压阀和进气阀都可以设置为电磁阀的形式，当所有管路都为一体连通且有一个储气瓶时，泄压阀和进气阀的数量均可以为一个；当有多个独立管路时，每条管路可以选择各自连通一个储气瓶也可以选择共同连接一个大型储气瓶，此时每条独立管路均设置一个泄压阀。当所述数据采集控制器得到的反馈信息为管路情况正常时，所述进气阀保持打开、泄压阀保持关闭；当所述数据采集控制器得到的反馈信息为管路情况异常时，则其先控制所述进气阀使之关闭，确保储气瓶内氢气不会额外注入到管路中，再控制泄压阀使其打开进行泄压。

优选地，所述泄压装置还包括与中央处理装置电连接的报警器，在管路出现异常时进行报警。

优选地，所述管路检测装置包括传感器，所述传感器包括压力传感器、氢浓度传感器、温度传感器中的至少一种。

优选地，所述传感器设置多个，所述管路检测装置还包括与多个传感器电连接的信号集成器。

采用上述方案，上述每种传感器均可以根据管路的实际情况设置多个，此时可将多个传感器与所述信号集成器实现电连接，再由所述信号集成器与中央处理装置实现通讯连接或者电连接。

优选地，所述储气与泄压阀设置有回收管路。

采用上述方案，所述回收管路可以将泄压后的氢气，重新注入到所述储气瓶。

进一步地，所述储气瓶与泄压阀设置有输出管路，所述输出管路包括排放干路、与所述排放干路连接的回收支路、与所述排放干路连接的排放支路，所述回收支路设置有第一电磁阀且与储气瓶连接，所述排放支路设置有第二电磁阀和集气瓶，所述第一电磁阀和第二电磁阀分别与数据采集控制器电连接，所述排放干路设置有数据采集控制器电连接的第二氢浓度传感器。

采用上述方案，所述第二氢浓度传感器可以设置在排放干路的中间位置，其检测排放干路内的氢气浓度，因为如果泄压前的管路出现泄露，那么所述排放干路中的氢气就有可能混入空气从而不满足回收再利用的条件；通过所述第二氢浓度传感器可以进行检测。当满足回收再利用的条件时，打开通向回收支路的第一电磁阀，关闭通向排放支路的第二电磁阀，使氢气流入到储气瓶中进行回收再利用；当判断不满足回收再利用的条件时，关闭通向回收支路的第一电磁阀，打开通向排放支路的第二电磁阀，使氢气流入到集气瓶进行存储。

本发明还保护一种应用上述氢***的管路监测设备的监测方法，能够实时监测相关数据并在出现检验异常时及时泄压，包括步骤：

通过所述中央处理装置打开进气阀；

通过所述管路检测装置和中央处理装置获取管路运行情况；

当判断管路运行情况为异常时，启动泄压装置。

本发明还保护一种应用上述氢***的管路监测设备的监测方法，还包括步骤：

根据所述第二氢浓度传感器获取泄压排放的氢气浓度；

当所述泄压排放的氢气浓度符合标准时，打开第一电磁阀，关闭第二电磁阀；

当所述泄压排放的氢气浓度不符合标准时，关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀。

本发明的有益效果：

1.所述中央处理装置、管路检测装置、泄压装置的配合设置解决了进行氢***管路监测时数据记录不完备、效率低、存在安全隐患的技术问题，产生了提升监测效率、减少安全隐患的技术效果。

2.所述泄压阀和进气阀的设置，解决了在管路出现异常情况时，不能及时关闭进气通道和泄压的技术问题，产生了提升安全性的技术效果。

3.所述输出管路的设置解决了泄压后的氢气不能有效回收再利用的技术问题，产生了提升节约能源和成本的技术效果。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施方式示意图；

图2为本发明另一种实施方式示意图；

图3为本发明又一种实施方式示意图；

附图标记说明：

通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。

111-数据采集控制器，112-数据分析处理器，113-信号发射接收器，114-显示器，211-第一氢浓度传感器，212-环境温度传感器，213-测管内温度传感器，214-高压传感器，215-低压传感器，22-信号集成器，31-泄压阀，32-进气阀，33-报警器，5-储气瓶，61-一级减压阀，62-二级减压阀，71-回收管路，72-排放干路，73-回收支路，74-排放支路，75-第一电磁阀，76-第二电磁阀，77-集气瓶，78-第二氢浓度传感器。

具体实施方式：

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

以下将通过实施方式对本发明进行详细描述。

参考图1所示，本发明保护一种氢***的管路监测设备，包括：

中央处理装置；

管路检测装置，用于检测所述氢***的管路是否出现异常，所述管路检测装置与中央处理装置通讯连接；

泄压装置，所述泄压装置与中央处理装置电连接，所述泄压装置能够在中央处理装置的控制下对氢***管路进行压力释放。

采用上述方案，所述氢***可以为车载氢***也可以为加氢站的氢***，所述氢***的管路其中一端与储气瓶5连接，所述储气瓶5可以由碳纤维材料制成，所述管路检测装置可以对氢***的一些指标、参数进行测量，例如环境温度、氢浓度、管路温度、压力值等，通过将上述指标、参数的测量数据传输至所述中央处理装置，再由所述中央处理装置对接收到的数据进行分析处理，来判断氢***的管路情况是否正常，若经判断管路情况出现异常，则启动泄压装置，将管路内的压力进行安全释放后，再进行检查。所述通讯连接既可以为有线形式的电性连接也可以为无线形式的信号传输。

所述方案可以自动对氢***管路进行监测，并且在出现异常时，可以及时泄压，避免氢气持续泄露造成安全隐患，还可以对数据进行实时记录。

参考图1所示，所述中央处理装置1包括数据采集控制器111和数据分析处理器112，所述数据采集控制器111上设置有信号发射接收器113，通过所述信号发射接收器113能够实现数据采集控制器111和数据分析处理器112之间的数据交互。

采用上述方案，所述数据采集控制器111可以设置为下位机，所述数据分析处理器112可以相应的设置为上位机，二者通过信号发射接收器113能够进行无线红外或者是蓝牙传输；上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据，转换成数字信号反馈给上位机。通过无线红外或者是蓝牙传输的方式，在实际应用中可以将无需将上位机进行随时携带，现场可以由下位机直接进行收集，然后再将其移至指定位置实现与上位机的传输。

在本发明的一些其他实施方式中，所述中央处理装置也可以采用一体式计算机***，预置在测试车间进行数据采集与处理。

参考图1所示，所述氢***包括储气瓶5，所述泄压装置包括安装在氢***管路上的泄压阀31、设置于所述储气瓶5和氢***管路之间的进气阀32，所述泄压阀31和进气阀32分别与中央处理装置电连接。

采用上述方案，所述泄压阀31和进气阀32都可以设置为电磁阀的形式，当所有管路都为一体连通且有一个储气瓶5时，泄压阀31和进气阀32的数量均可以为一个；当有多个独立管路时，每条管路可以选择各自连通一个储气瓶5也可以选择共同连接一个大型储气瓶5，此时每条独立管路均设置一个泄压阀31。当所述数据采集控制器111得到的反馈信息为管路情况正常时，所述进气阀32保持打开、泄压阀31保持关闭；当所述数据采集控制器111得到的反馈信息为管路情况异常时，则其先控制所述进气阀32使之关闭，确保储气瓶5内氢气不会额外注入到管路中，再控制泄压阀31使其打开进行泄压。

在本发明的一些其他实施方式中，所述泄压装置还可以为设置一个与氢***管路连接的回收瓶，所述回收瓶内设置一个能够送风和排风的风扇将管路内的氢气收集进行泄压。

参考图1所示，所述泄压装置还包括与中央处理装置电连接的报警器33，在管路出现异常时进行报警。

采用上述方案，所述报警器33可以选用报警灯或者是蜂鸣器等形式，在管路情况出现异常如泄露或者堵塞时进行报警。

参考图1所示，所述管路检测装置包括传感器，所述传感器包括压力传感器、氢浓度传感器、温度传感器中的至少一种。

采用上述方案，所述氢浓度传感器可以包括第一氢浓度传感器211，温度传感器可以包括环境温度传感器212、测管内温度传感器213，压力传感器可以包括高压传感器214、低压传感器215，可以选择将所述传感器直接与中央处理装置进行电连接或者通讯连接。所述第一氢浓度传感器211可以设置在管路外的接口处，用于检测是否有管内的氢气泄露到空气中；当检测到的氢浓度传感器1超过百分之一的体积浓度时，可以识别存在泄露。所述管路中可以设置一级减压阀61和二级减压阀62，所述高压传感器214、低压传感器215分别用于检测管路中气体压力是否正常，如压力值不在正常值内时则判定为管路异常有可能存在泄露。

参考图1所示，所述传感器设置多个，所述管路检测装置还包括与多个传感器电连接的信号集成器22。

采用上述方案，上述每种传感器均可以根据管路的实际情况设置多个，此时可将多个传感器与所述信号集成器22实现电连接，再由所述信号集成器22与中央处理装置实现通讯连接或者电连接。所述信号集成器22的设置可以避免采用电连接时，多个传感器的导线与中央处理装置连接造成的杂乱问题，产生了方便使用的技术效果。

参考图2所示，所述储气瓶5与泄压阀31设置有回收管路71。

采用上述方案，所述回收管路71可以将泄压后的氢气，重新注入到所述储气瓶5，提升了氢气的再利用率、节约了成本，使用方便。

参考图3所示，所述储气瓶5与泄压阀31设置有输出管路，所述输出管路包括排放干路72、与所述排放干路72连接的回收支路73、与所述排放干路72连接的排放支路74，所述回收支路73设置有第一电磁阀75且与储气瓶5连接，所述排放支路74设置有第二电磁阀76和集气瓶77，所述第一电磁阀75和第二电磁阀76分别与数据采集控制器111电连接，所述排放干路72设置有数据采集控制器111电连接的第二氢浓度传感器78。

采用上述方案，所述第二氢浓度传感器78可以设置在排放干路72的中间位置，其检测排放干路72内的氢气浓度，因为如果泄压前的管路出现泄露，那么所述排放干路72中的氢气就有可能混入空气从而不满足回收再利用的条件；通过所述第二氢浓度传感器78可以进行检测。当满足回收再利用的条件时，打开通向回收支路73的第一电磁阀75，关闭通向排放支路74的第二电磁阀76，使氢气流入到储气瓶5中进行回收再利用；当判断不满足回收再利用的条件时，关闭通向回收支路73的第一电磁阀75，打开通向排放支路74的第二电磁阀76，使氢气流入到集气瓶77进行存储。

参考图1所示，所述中央处理装置还包括与数据采集控制器111电连接的显示器114。

采用上述方案，所述显示器114能够实时显示监测数据。

参考图1所示，所述第一氢浓度传感器211设置在氢***管路的接口处或者阀口处。

采用上述方案，所述氢***管路的接口处或者阀口处容易出现泄露。

本发明还保护一种应用上述氢***的管路监测设备的监测方法，包括步骤：

通过所述中央处理装置打开进气阀32；

通过所述管路检测装置和中央处理装置获取管路运行情况；

当判断管路运行情况为异常时，启动泄压装置。

本发明还保护一种应用上述氢***的管路监测设备的监测方法，还包括步骤：

根据所述第二氢浓度传感器78获取泄压排放的氢气浓度；

当所述泄压排放的氢气浓度符合标准时，打开第一电磁阀75，关闭第二电磁阀76；

当所述泄压排放的氢气浓度不符合标准时，关闭第一电磁阀75，打开第二电磁阀76。

图1-图3中低压传感器215后面管路为氢***管路未完全示出，对于未示出的管路可以采用上述监测设备和方法。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种氢***的管路监测设备，其特征在于，包括：

中央处理装置；

管路检测装置，用于检测所述氢***的管路是否出现异常，所述管路检测装置与中央处理装置通讯连接；

泄压装置，所述泄压装置与中央处理装置电连接，所述泄压装置能够在中央处理装置的控制下对氢***管路进行压力释放，所述中央处理装置包括数据采集控制器（111）和数据分析处理器（112），所述数据采集控制器（111）上设置有信号发射接收器（113），通过所述信号发射接收器（113）能够实现数据采集控制器（111）和数据分析处理器（112）之间的数据交互，所述氢***包括储气瓶（5），所述泄压装置包括安装在氢***管路上的泄压阀（31）、设置于所述储气瓶（5）和氢***管路之间的进气阀（32），所述泄压阀（31）和进气阀（32）分别与中央处理装置电连接，所述储气瓶（5）与泄压阀（31）设置有输出管路，所述输出管路包括排放干路（72）、与所述排放干路（72）连接的回收支路（73）、与所述排放干路（72）连接的排放支路（74），所述回收支路（73）设置有第一电磁阀（75）且与储气瓶（5）连接，所述排放支路（74）设置有第二电磁阀（76）和集气瓶（77），所述第一电磁阀（75）和第二电磁阀（76）分别与数据采集控制器（111）电连接，所述排放干路（72）设置有与数据采集控制器（111）电连接的第二氢浓度传感器（78）。

2.根据权利要求1所述的氢***的管路监测设备，其特征在于：所述泄压装置还包括与中央处理装置电连接的报警器（33），在管路出现异常时进行报警。

3.根据权利要求2所述的氢***的管路监测设备，其特征在于：所述管路检测装置包括传感器，所述传感器包括压力传感器、氢浓度传感器、温度传感器中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的氢***的管路监测设备，其特征在于：所述传感器设置多个，所述管路检测装置还包括与多个传感器电连接的信号集成器（22）。

5.一种应用权利要求4所述的氢***的管路监测设备的监测方法，其特征在于，包括步骤：

通过所述中央处理装置打开进气阀（32）；

通过所述管路检测装置和中央处理装置获取管路运行情况；

当判断管路运行情况为异常时，启动泄压装置，还包括步骤：

根据所述第二氢浓度传感器（78）获取泄压排放的氢气浓度；

当所述泄压排放的氢气浓度符合标准时，打开第一电磁阀（75），关闭第二电磁阀（76）；

当所述泄压排放的氢气浓度不符合标准时，关闭第一电磁阀（75），打开第二电磁阀（76）。