CN116256470A - 一种基于加氢站的氢气质量在线分析*** - Google Patents

一种基于加氢站的氢气质量在线分析*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其涉及专门用于预测目的的数据处理***领域，其包括数据储存模块、数据采集端口、数据分析端口和信息反馈端口，其通过分布在管道和储存罐上分布式检测单元对传输的氢气数据进行高效采集，将氢气质量采集模块采集的数据值与设定的各个元素的阈值进行对比，得出不在安全范围内的异常值集合，氢气质量反馈模块对氢气的质量数据进行报警反馈，有效的提高了氢气质量的分析效率和分析精度，并结合异常数据提取单元提取的异常值数据和数据储存模块的数据进行故障预判点的预判，故障点确认单元根据故障值计算模块的计算结果对故障点进行最终确认。

Description

一种基于加氢站的氢气质量在线分析***
技术领域
本发明涉及专门用于预测目的的数据处理***领域，特别涉及一种基于加氢站的氢气质量在线分析***。
背景技术
氢能源是公认的清洁能源，而且氢气热值是常见燃料中最高的，约是石油的3倍和煤炭的4.5倍，因此氢能源汽车在减少空气污染、减少温室气体排放和降低对传统能源的依赖性等方面具有突出的优势，加氢站是给燃料电池汽车提供氢气的燃气站，随着氢能源的发展，加氢站的建设逐步加快，随着国家清洁能源的发展，氢能源汽车的增加，加氢站的增加，市场上氢气的质量参差不齐，但是氢能源汽车对氢气的要求又极高，而氢气中混入杂质会有***的风险，所以在加氢站需要实时对氢气质量进行在线检测和分析，以对故障点进行及时发现和排除，现有的加氢站的氢气质量在线分析***对氢气的数据采集和分析过程较为片面，导致在线分析的结果可信度不高，极易产生误判或者错判的情况，这样导致无法对氢气质量产生负面影响的故障点进行快速准确找出，从而极易因多米诺效应导致影响氢气的质量进一步降低同时也会影响加氢站的安全性；
例如在专利号为202110946172.8的中国专利中公开了一种氢气质量在线分析***，包括底座，所述底座外壁固定连接有支撑架板，所述支撑架板数量设置有两个，两个所述支撑架板关于底座中轴线对称设置，所述支撑架板内壁两侧均开设有第一滑槽，所述第一滑槽内部滑动连接有连接滑块，两个所述连接滑块之间固定连接有连接架板。本发明通过根据需要使用的分析角度，拉动连接架板，使连接滑块在第一滑槽内部滑动，使用定位螺杆进行分析高度的确认，转动动力杆通过连接皮带带动控制螺杆进行转动，从而带动控制螺环在第二滑槽中移动，进一步带动分析机构进行分析水平角度的调节，在分析的过程中，可通过第一锁紧卡箍和第二锁紧卡箍进行连接管的位置固定，避免气体溢出；
而在专利号为202221486983.0的中国专利中公开了一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，涉及加氢站领域，包括取样点、前处理***、分析小屋和站控***，所述前处理***包括减压阀、供电装置和取样管线，取样点和分析小屋通过取样管线连接，并且减压阀取样管线上，取样管线路经供电装置，供电装置对分析小屋内设备供电，所述分析小屋和站控***通信连接，所述分析小屋内设置有多组分色谱分析仪、微量水分析仪和微量硫分析仪，用于氢气质量分析，分析小屋外对应设置有多组分色谱分析仪预处理装置、微量水分析仪预处理装置和微量硫分析仪预处理装置。其通过分析小屋内的多种分析仪器分析氢气质量，实时在线反馈氢气质量，全程监控加氢站氢气质量，便于及时调整，以上专利均存在本背景技术提出的问题：现有的加氢站的氢气质量在线分析***对氢气的数据采集和分析过程较为片面，导致在线分析的结果可信度不高，这样导致无法对氢气质量产生负面影响的故障点进行快速准确找出，从而极易因多米诺效应导致影响加氢站的安全性，本发明是为了解决这一问题，提出一种基于加氢站的氢气质量在线分析***。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，通过分布在管道和储存罐上分布式检测单元对传输的氢气数据进行高效采集，将氢气质量采集模块采集的数据值与设定的各个元素的阈值进行对比，得出不在安全范围内的异常值集合，氢气质量反馈模块对氢气的质量数据进行报警反馈，有效的提高了氢气质量的分析效率和分析精度，并结合异常数据提取单元提取的异常值数据和数据储存模块的数据进行故障预判点的预判，故障点确认单元根据故障值计算模块的计算结果对故障点进行最终确认，极大的提高了影响氢气质量的故障点的确定精度和确定效率，有利于快速对故障点进行检修，提高了加氢站的安全性，能够有效解决背景技术中的问题：现有的加氢站的氢气质量在线分析***对氢气的数据采集和分析过程较为片面，导致在线分析的结果可信度不高，这样导致无法对氢气质量产生负面影响的故障点进行快速准确找出，从而极易因多米诺效应导致影响加氢站的安全性的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，包括数据储存模块、数据采集端口、数据分析端口和信息反馈端口；
其中，所述数据采集端口，采用分布式数据采集组件对氢气质量数据、传输管道数据和储存罐数据进行采集，并将采集的数据传输至数据分析端口；
所述数据分析端口，用于对数据采集端口采集的数据进行分类分析，对传输的氢气质量进行评估，同时对影响氢气质量的故障点进行准确定位，且对刺激前后的故障点的危险值进行计算；
所述信息反馈端口，用于对计算得到的氢气质量、故障点准确位置和危险值对应的危险等级向管理人员进行反馈；
所述数据储存模块，用于对以往的数据采集端口的采集数据和数据分析端口的计算数据进行储存。
本发明进一步的改进在于，所述数据采集端口包括氢气质量采集模块、传输管道数据采集模块和储存罐数据采集模块；
其中，所述氢气质量采集模块，用于采集氢气传输管道和储存罐中传输氢气的基础数据；
所述传输管道数据采集模块，用于采集传输氢气的传输管道的基础数据；
所述储存罐数据采集模块，用于采集对储存氢气的储存罐的基础数据。
本发明进一步的改进在于，所述数据分析端口包括数据传输模块、氢气质量分析模块、故障点提取模块、刺激模块、故障值计算模块、危险值计算模块和故障点定位模块；
其中，所述数据传输模块，用于对数据采集端口、数据分析端口、信息反馈端口和数据储存模块进行数据的互传；
所述氢气质量分析模块，用于根据采集的氢气传输数据对传输的氢气质量进行数据分析，以得出氢气的质量数据；
所述故障点提取模块，用于对监测得到的故障点数据进行提取；
所述刺激模块，用于对隐藏故障点施加故障管制刺激，以对隐藏故障点的故障信息进行辨别；
所述故障值计算模块，用于对各个隐藏故障点的故障值进行计算；
所述危险值计算模块，用于对故障危险值进行计算，并带入危险值标准中进行危险值区间的查找，进而进行危险等级的划分；
所述故障点定位模块，用于对真实故障点进行定位。
本发明进一步的改进在于，所述信息反馈模块包括氢气质量反馈模块、异常位置反馈模块和危险等级反馈模块；
其中，所述氢气质量反馈模块，用于对氢气的质量数据进行报警反馈；
所述异常位置反馈模块，用于对检测得到的故障位置进行报警反馈；
所述危险等级反馈模块，用于对得到的危险等级进行报警反馈。
本发明进一步的改进在于，所述氢气质量采集模块包括外部氧气浓度采集单元、氢气浓度采集单元、氢气温度采集单元、氢气压强采集单元和杂质组成采集单元；
其中，所述外部氧气浓度采集单元，用于对传输管道和储存罐外部氧气浓度
Figure SMS_1
进行采集；
所述氢气浓度采集单元，用于对传输管道和储存罐外部氢气浓度
Figure SMS_2
进行采集；
所述氢气温度采集单元，用于对传输管道和储存罐的内部氢气温度
Figure SMS_3
进行采集；
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所述杂质组成采集单元，用于采集氢气中的杂质浓度
Figure SMS_5
数据。
本发明进一步的改进在于，所述氢气质量采集模块的输出端与氢气质量分析模块连接，所述氢气质量分析模块包括数据对比单元和异常数据提取单元，所述数据对比单元用于将氢气质量采集模块采集的数据值
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与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1）本发明通过分布在管道和储存罐上分布式检测单元对传输的氢气数据进行高效采集，将氢气质量采集模块采集的数据值与设定的各个元素的阈值进行对比，得出不在安全范围内的异常值集合，氢气质量反馈模块对氢气的质量数据进行报警反馈，有效的提高了氢气质量的分析效率和分析精度，并结合异常数据提取单元提取的异常值数据和数据储存模块的数据进行故障预判点的预判，故障点确认单元根据故障值计算模块的计算结果对故障点进行最终确认，极大的提高了影响氢气质量的故障点的确定精度和确定效率，有利于快速对故障点进行检修，提高了加氢站的安全性。
2）本发明通过设置的危险值计算模块融入故障值、故障点位置的使用的时间数据、故障点的检修频率数据和故障点位置距离最近的储存罐的距离数据，以计算危险值并带入危险值标准中进行危险值区间的查找，进而进行危险等级的划分，进行危险等级的反馈，有效的加强有关数据采集的丰富度以提高危险反馈的准确性。
附图说明
图1为本发明一种基于加氢站的氢气质量在线分析***的组成框架示意图。
图2为本发明一种基于加氢站的氢气质量在线分析***的异常位置确定方法流程示意图。
图3为本发明一种基于加氢站的氢气质量在线分析***的氢气质量采集模块与氢气质量分析模块的连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一号”、“二号”、“三号”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
本实施例通过分布在管道和储存罐上分布式检测单元对传输的氢气数据进行高效采集，将氢气质量采集模块采集的数据值与设定的各个元素的阈值进行对比，得出不在安全范围内的异常值集合，氢气质量反馈模块对氢气的质量数据进行报警反馈，有效的提高了氢气质量的分析效率和分析精度，并结合异常数据提取单元提取的异常值数据和数据储存模块的数据进行故障预判点的预判，故障点确认单元根据故障值计算模块的计算结果对故障点进行最终确认，极大的提高了影响氢气质量的故障点的确定精度和确定效率，有利于快速对故障点进行检修，提高了加氢站的安全性，具体方案为，如图1-3所示，一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，包括数据储存模块、数据采集端口、数据分析端口和信息反馈端口；
其中，数据采集端口，采用分布式数据采集组件对氢气质量数据、传输管道数据和储存罐数据进行采集，并将采集的数据传输至数据分析端口；
数据分析端口，用于对数据采集端口采集的数据进行分类分析，对传输的氢气质量进行评估，同时对影响氢气质量的故障点进行准确定位，且对刺激前后的故障点的危险值进行计算；
信息反馈端口，用于对计算得到的氢气质量、故障点准确位置和危险值对应的危险等级向管理人员进行反馈；
数据储存模块，用于对以往的数据采集端口的采集数据和数据分析端口的计算数据进行储存。
在本实施例中，数据采集端口包括氢气质量采集模块、传输管道数据采集模块和储存罐数据采集模块；
其中，氢气质量采集模块，用于采集氢气传输管道和储存罐中传输氢气的基础数据；
传输管道数据采集模块，用于采集传输氢气的传输管道的基础数据；
储存罐数据采集模块，用于采集对储存氢气的储存罐的基础数据；
在本实施例中，数据分析端口包括数据传输模块、氢气质量分析模块、故障点提取模块、刺激模块、故障值计算模块、危险值计算模块和故障点定位模块；
其中，数据传输模块，用于对数据采集端口、数据分析端口、信息反馈端口和数据储存模块进行数据的互传；
氢气质量分析模块，用于根据采集的氢气传输数据对传输的氢气质量进行数据分析，以得出氢气的质量数据；
故障点提取模块，用于对监测得到的故障点数据进行提取；
刺激模块，用于对隐藏故障点施加故障管制刺激，以对隐藏故障点的故障信息进行辨别；
故障值计算模块，用于对各个隐藏故障点的故障值进行计算；
危险值计算模块，用于对故障危险值进行计算，并带入危险值标准中进行危险值区间的查找，进而进行危险等级的划分；
故障点定位模块，用于对真实故障点进行定位。
在本实施例中，信息反馈模块包括氢气质量反馈模块、异常位置反馈模块和危险等级反馈模块；
其中，氢气质量反馈模块，用于对氢气的质量数据进行报警反馈；
异常位置反馈模块，用于对检测得到的故障位置进行报警反馈；
危险等级反馈模块，用于对得到的危险等级进行报警反馈。
在本实施例中，氢气质量采集模块包括外部氧气浓度采集单元、氢气浓度采集单元、氢气温度采集单元、氢气压强采集单元和杂质组成采集单元；
其中，外部氧气浓度采集单元，用于对传输管道和储存罐外部氧气浓度
Figure SMS_48
进行采集；
氢气浓度采集单元，用于对传输管道和储存罐外部氢气浓度
Figure SMS_49
进行采集；
氢气温度采集单元，用于对传输管道和储存罐的内部氢气温度
Figure SMS_50
进行采集；
氢气压强采集单元，用于对传输管道和储存罐的内部氢气压强
Figure SMS_51
进行采集；
杂质组成采集单元，用于采集氢气中的杂质浓度
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数据。
在本实施例中，氢气质量采集模块的输出端与氢气质量分析模块连接，氢气质量分析模块包括数据对比单元和异常数据提取单元，数据对比单元用于将氢气质量采集模块采集的数据值
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实施例2
实施例2通过设置的危险值计算模块融入故障值、故障点位置的使用的时间数据、故障点的检修频率数据和故障点位置距离最近的储存罐的距离数据，以计算危险值并带入危险值标准中进行危险值区间的查找，进而进行危险等级的划分，进行危险等级的反馈，有效的加强有关数据采集的丰富度以提高危险反馈的准确性，具体方案为，如图1-3所示，一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，包括数据储存模块、数据采集端口、数据分析端口和信息反馈端口；
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在本实施例中，数据采集端口包括氢气质量采集模块、传输管道数据采集模块和储存罐数据采集模块；
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异常位置反馈模块，用于对检测得到的故障位置进行报警反馈；
危险等级反馈模块，用于对得到的危险等级进行报警反馈。
在本实施例中，氢气质量采集模块包括外部氧气浓度采集单元、氢气浓度采集单元、氢气温度采集单元、氢气压强采集单元和杂质组成采集单元；
其中，外部氧气浓度采集单元，用于对传输管道和储存罐外部氧气浓度
Figure SMS_93
进行采集；
氢气浓度采集单元，用于对传输管道和储存罐外部氢气浓度
Figure SMS_94
进行采集；
氢气温度采集单元，用于对传输管道和储存罐的内部氢气温度
Figure SMS_95
进行采集；
氢气压强采集单元，用于对传输管道和储存罐的内部氢气压强
Figure SMS_96
进行采集；
杂质组成采集单元，用于采集氢气中的杂质浓度
Figure SMS_97
数据。
在本实施例中，氢气质量采集模块的输出端与氢气质量分析模块连接，氢气质量分析模块包括数据对比单元和异常数据提取单元，数据对比单元用于将氢气质量采集模块采集的数据值
Figure SMS_98
与设定的各个元素的阈值/>
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在本实施例中，故障点提取模块包括故障点预判单元和故障点确认单元，故障点预判单元用于结合异常数据提取单元和数据储存模块的数据进行故障点的预判，故障点确认单元用于根据故障值计算模块的计算结果对故障点进行最终确认，故障点确认单元用于根据刺激前和刺激后的故障值异常数据提取单元和数据储存模块的输出端同时与故障点提取模块连接，故障值预判单元的预判策略为：将异常值
Figure SMS_104
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Figure SMS_145
的成倍增加而成倍增加。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中，上述各实施例中描述的***结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：包括数据储存模块、数据采集端口、数据分析端口和信息反馈端口；
其中，所述数据采集端口，采用分布式数据采集组件对氢气质量数据、传输管道数据和储存罐数据进行采集，并将采集的数据传输至数据分析端口；
所述数据分析端口，用于对数据采集端口采集的数据进行分类分析，对传输的氢气质量进行评估，同时对影响氢气质量的故障点进行准确定位，且对刺激前后的故障点的危险值进行计算；
所述信息反馈端口，用于对计算得到的氢气质量、故障点准确位置和危险值对应的危险等级向管理人员进行反馈；
所述数据储存模块，用于对以往的数据采集端口的采集数据和数据分析端口的计算数据进行储存。
2.根据权利要求1所述的一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：所述数据采集端口包括氢气质量采集模块、传输管道数据采集模块和储存罐数据采集模块；
其中，所述氢气质量采集模块，用于采集氢气传输管道和储存罐中传输氢气的基础数据；
所述传输管道数据采集模块，用于采集传输氢气的传输管道的基础数据；
所述储存罐数据采集模块，用于采集对储存氢气的储存罐的基础数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：所述数据分析端口包括数据传输模块、氢气质量分析模块、故障点提取模块、刺激模块、故障值计算模块、危险值计算模块和故障点定位模块；
其中，所述数据传输模块，用于对数据采集端口、数据分析端口、信息反馈端口和数据储存模块进行数据的互传；
所述氢气质量分析模块，用于根据采集的氢气传输数据对传输的氢气质量进行数据分析，以得出氢气的质量数据；
所述故障点提取模块，用于对监测得到的故障点数据进行提取；
所述刺激模块，用于对隐藏故障点施加故障管制刺激，以对隐藏故障点的故障信息进行辨别；
所述故障值计算模块，用于对各个隐藏故障点的故障值进行计算；
所述危险值计算模块，用于对故障危险值进行计算，并带入危险值标准中进行危险值区间的查找，进而进行危险等级的划分；
所述故障点定位模块，用于对真实故障点进行定位。
4.根据权利要求3所述的一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：所述信息反馈端口包括氢气质量反馈模块、异常位置反馈模块和危险等级反馈模块；
其中，所述氢气质量反馈模块，用于对氢气的质量数据进行报警反馈；
所述异常位置反馈模块，用于对检测得到的故障位置进行报警反馈；
所述危险等级反馈模块，用于对得到的危险等级进行报警反馈。
5.根据权利要求4所述的一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：所述氢气质量采集模块包括外部氧气浓度采集单元、氢气浓度采集单元、氢气温度采集单元、氢气压强采集单元和杂质组成采集单元；
其中，所述外部氧气浓度采集单元，用于对传输管道和储存罐外部氧气浓度
Figure QLYQS_1
进行采集；
所述氢气浓度采集单元，用于对传输管道和储存罐外部氢气浓度
Figure QLYQS_2
进行采集；
所述氢气温度采集单元，用于对传输管道和储存罐的内部氢气温度
Figure QLYQS_3
进行采集；
所述氢气压强采集单元，用于对传输管道和储存罐的内部氢气压强
Figure QLYQS_4
进行采集；
所述杂质组成采集单元，用于采集氢气中的杂质浓度
Figure QLYQS_5
数据。
6.根据权利要求5所述的一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：所述氢气质量采集模块的输出端与氢气质量分析模块连接，所述氢气质量分析模块包括数据对比单元和异常数据提取单元，所述数据对比单元用于将氢气质量采集模块采集的数据值
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7.根据权利要求6所述的一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：所述故障点提取模块包括故障点预判单元和故障点确认单元，所述故障点预判单元用于结合异常数据提取单元和数据储存模块的数据进行故障点的预判，所述故障点确认单元用于根据故障值计算模块的计算结果对故障点进行最终确认，所述故障点确认单元用于根据刺激前和刺激后的故障值所述异常数据提取单元和数据储存模块的输出端同时与故障点提取模块连接，所述故障值预判单元的预判策略为：将异常值
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8.根据权利要求7所述的一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：所述故障值计算模块中包括故障值计算策略，所述故障值计算策略包括以下具体步骤：
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9.根据权利要求8所述的一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：所述故障点确认中包括故障点确认策略，所述故障点确认策略包括以下具体内容：将三个故障预判点故障值降序排列，得出其中最大的故障预判点故障值
Figure QLYQS_45
，其对应的故障点即为对应故障点。
10.根据权利要求9所述的一种基于加氢站的氢气质量在线分析***，其特征在于：所述危险值计算模块中包括危险值计算策略，所述危险值计算策略公式为：
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