CN206975447U - 氢燃料电池远程监控*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种氢燃料电池远程监控***，包括：模拟量检测单元，用于检测氢燃料电池的运行状态；开关量检测单元，用于检测氢燃料电池机柜中各部件的开关量状态；主控单元，分别与所述模拟量检测单元和开关量检测单元连接，用于将所接收数据以无线形式输出；远程控制单元，与所述主控单元通信耦合，以向主控单元远程下达指令；被控装置，与所述主控单元连接，依据所述指令进行开闭。实现对于氢燃料电池的监测，并且，通过远程控制单元对于监测数据的分析，可实现对于氢燃料电池被控部件的开闭控制。

Description

氢燃料电池远程监控***

技术领域

本实用新型涉及氢燃料安全监控技术领域，特别涉及氢燃料电池远程监控***。

背景技术

氢燃料电池已成功应用于移动基站，在工作过程中需要对其工作状态、工作环境和错误告警等信息进行实时监控，以确保其正常稳定工作。但由于安装位置或实际情况等限制，无法安排专人在设备处留守并实时监控各个数据。目前氢燃料电池应用案例的数量较少，仅采用GSM通讯方式对于故障信息进行短信告警，以通知相关工作人员及时处理故障。

物联网的概念最早在1999年提出，是由许多在空间上分布的自动装置通过无线、有线等通信网络连接组成的计算机应用网络,通过该网络实现信息采集、分析处理和设备监控等功能，从而达到对物品跟踪、监控、管理等目的。

申请号为201410267609.5的实用新型申请公开了一种燃料电池备用电源的远程监控***，但仅限于对燃料电池备用电源相关的数据远程接收和监测，无法实现基于故障的控制。而另一篇申请号为201520840233.2的实用新型专利公开了一种通过4G通信技术进行远程监控氢燃料电池的工作状态的技术，也仅仅公开了采用对于通信接口的改造，而对于监控的具体技术并未涉及。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种氢燃料电池远程监控***，包括：

模拟量检测单元，用于检测氢燃料电池的运行状态；

开关量检测单元，用于检测氢燃料电池机柜中各部件的开关量状态；

主控单元，分别与所述模拟量检测单元和开关量检测单元连接，用于将所接收数据以无线形式输出；

远程控制单元，与所述主控单元通信耦合，以向主控单元远程下达指令；

被控装置，与所述主控单元连接，依据所述指令进行开闭。

由上，可实现对于氢燃料电池的监测，并且，通过远程控制单元对于监测数据的分析，可实现对于氢燃料电池被控部件的开闭控制，从而便于停机检修，保证了氢燃料电池的使用安全。

由上，所述主控单元与模拟量检测单元之间的转接模块包括模拟量接入单元，用于将模拟量检测单元所检测的数据进行模数转换处理。

将检测数据转换为主控单元可识别的数字信号，通过外接模拟量接入单元，将该功能分离，降低主控单元的功耗，也提高的处理速度。

可选的，所述模拟量检测单元至少包括以下之一：氢气压力传感器、氢气浓度传感器、电流传感器、电压传感器、环境温度传感器、环境湿度传感器、氧气浓度传感器和风扇转速检测器。

由上，实现对于氢燃料电池自身工作状态以及工作环境状态的数据采集，

所述主控单元与开关量检测单元之间的转接模块包括开关量接入单元，用于将各开关量检测单元所检测的开关量信号汇总传输。

由上，通过将开关量信号进行标准化处理，避免不同装置开关量所表示的不同，例如包括数字量，脉冲量，模拟量等等，由此由开关量接入单元将上述各开关量进行标准化汇总处理。

可选的，所述开关量检测单元至少包括以下之一：机柜水浸传感器、机柜碰撞传感器、门磁传感器和烟感传感器。

由上，实现对于氢燃料电池机柜状态的监测。

所述主控单元与所述氢燃料电池中的被控装置之间，还包括开关量输出单元，用于将控制指令转换为开、闭指令。

由上，与开关量接入单元相对应的，开关量输出单元将主控单元输出的标准控制指令转换为各部件可识别的开闭控制指令。

可选的，所述被控装置至少包括以下之一：启动控制模块、自检模块、风扇启停模块、急停控制模块和复位控制模块。

由上，当出现故障数据或疑似故障数据后，可通过远程控制对上述各模块进行关闭，从而便于停机检修，保证了氢燃料电池的使用安全。

可选的，还包括显示单元和存储单元，均与所述主控单元连接。

由上，可对故障数据或者控制指令实时显示，并且进行历史存储。

可选的，所述远程控制单元包括远程通信模块，以及与其连接的后台服务器。

由上，后台服务器包括更快的数据运算以及处理功能，方便用户下达各项指令。

附图说明

图1为氢燃料电池远程监控***的原理示意图；

图2为主控单元的原理示意图；

图3为主控单元的工作流程图；

图4为远程控制单元的原理示意图。

具体实施方式

下面参照图1～图3对本实用新型所述一种氢燃料电池远程监控***进行详细说明。

如图1所示，***包括用于数据检测的模拟量检测单元和开关量检测单元，还包括分别与其连接的主控单元30，以及分别与主控单元30连接的远程控制单元40、开关量输出单元50、显示单元70、存储单元80和串口通信单元90。

其中，模拟量检测单元用于检测氢燃料电池的运行状态以及其工作状态。本实施例中，所述模拟量检测单元包括但不限于以下采集部件：

氢气压力传感器101，用于检测氢燃料电池内部的氢气压力。其检测原理为：采用膜片与固定极板相互绝缘，形成一个电容；氢气压力作用使得膜片产生变形；变形使得膜片与极板之间距离变化，从而导致电容容量变化；测量电容容量，由电容－压力曲线得到压力值。

氢气浓度传感器102，用于检测氢燃料电池内部的氢气浓度。其检测原理为：采用二氧化锡(SnO₂)作为气敏材料。当氢气浓度传感器102所处环境中存在氢气时，其电导率随空气中氢气浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该氢气浓度相对应的输出信号。

电流传感器103和电压传感器104，分别用于检测氢燃料电池的电流和电压。

环境温度传感器105和环境湿度传感器106，分别用于检测氢燃料电池所在环境的温度及湿度。

氧气浓度传感器107，用于检测氢燃料电池所在环境的氧气浓度。其检测原理为：内置氧化锆元素，在一定条件下(例如高温和铂催化)，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差产生电位差，氧气浓度差越大，电位差越大。

风扇转速检测器108，用于检测氢燃料电池中的风扇转速。本实施例中，风扇转速检测器108可采用霍尔元件等实现。

模拟量接入单元21，分别与上述各模拟量检测单元连接，以接收上述各模拟量检测单元所检测的模拟量数据，将上述模拟量数据进行模数转换以后，输出至主控单元30。

开关量检测单元用于检测氢燃料电池机柜相关部件的开关量状态。具体的，本实施例中，开关量检测单元包括但不限于以下采集部件：

机柜水浸传感器109，用于检测氢燃料电池机柜内是否存在水浸的情况；其原理是基于液体导电原理，用电极探测是否有水存在，再用传感器转换成干接点输出。

机柜碰撞传感器110，用于检测氢燃料电池机柜是否发生碰撞。机柜碰撞传感器110包括压力传感器和一个中空的壳体组成。当发生碰撞时，中空的壳体产生变形，其内部压力则会增加，压力传感器检测中空壳体中的压力变化，从而精确地检测出碰撞发生。

门磁传感器111，用于检测氢燃料电池机柜门的开关状态。安装在门内侧的上方，它由产生恒定的磁场的永磁体，和门磁主体组成，门磁主体内部有一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近时，处于工作守候状态；当永磁体离开干簧管一定距离后，无线门磁传感器发射包含地址编码和自身识别码的高频无线电信号。

烟感传感器112，用于检测氢燃料电池机柜内的烟感状态。

开关量接入单元22，分别与上述各开关量检测单元连接，以接收上述各开关量检测单元所检测的开关量信号，进行开关量转换后输出至主控单元30。

主控单元30，分别与所述模拟量接入单元21和开关量接入单元22连接，如图2所示为主控单元30的内部原理示意图，如图3所示为主控单元30的工作原理示意图。

主控单元30包括中央处理模块31，以及分别与其连接的数据传输模块32、远程通信模块33和数据告警判断模块34。

数据传输模块32用于执行图3所示的步骤301，接收模拟量检测单元21及开关量检测单元22传输的数据。

远程通信模块33用于执行图3所示的步骤302，将所接收的数据进行调制处理，以无线输出。另外，所述远程通信模块33还用于接收远程控制单元40所下发的指令，解调以后转发至中央处理模块31。

数据告警判断模块34，用以执行步骤304，对所接收的所述模拟量接入单元21和开关量接入单元22所检测数据进行告警判断。

中央处理模块31用于控制所有数据的调配发送。例如将数据传输模块32所接收的数据转发至远程通信模块33以及数据告警判断模块34；将远程通信模块33所接收的指令转发至数据传输模块32；将数据告警判断模块34的判断结果转发至数据传输模块32等。

如图4所示，所述远程控制单元40包括与前述远程通信模块33相匹配的另一远程通信模块，实现远程控制单元40与主控单元30的信息交互。所述远程通信模块33包括串口通信(RS232、RS485)和网口通信(RJ45)等实现。另外，所述远程通信模块33还可通过3G/4G通信模块实现。

所述远程控制单元40还包括后台服务器。具体的，后台服务器包括用于通信、以图形界面显示当前***运行状况、以及可结合地图定位，连接手机APP等其他使用的应用服务器，以及用于数据处理的主服务器(和备用服务器)。各服务器通过路由器、网关实现彼此通信。

后台服务器用于对于氢燃料电池进行监测，以及对于氢燃料电池被控部件的开闭控制。

所述后台服务器至少包括两台主服务器和与其连接的磁盘阵列，根据需要配置的若干应用服务器组成。连接多台客户端电脑，同时实现多用户操作、查询。

本实施例中，远程控制单元40采用高计算存储能力的计算机实现，具有以下特征：

1、监视其监控对象的状态，发现故障及时告警。按照邮电部技术规定，从故障发生时间至反映到有人值守监控级的时间间隔不应大于10s，告警准确度要求100％；

2、具有良好的人机对话界面，安装容易，使用方便。故障告警有明显清晰的可视可听信号，告警时要用不同于正常时的颜色显示，以便区别；

3、采用模块化结构，使之具有最大的灵活性和扩展性用来适应不同规模监控***网络和不同数据监控对象的需要，同时便于***更新与升级；

4、具有字库选择功能，支持中文，汉字处理功能要强，用户利用监控***提供的工具软件，应能方便生成规定的各种报表和控制画面；

5、具备灵活生成报表和统计图形的功能；

6、不应影响被监控设备的正常工作；通过监控软件对被监控设备进行控制或参数设定时，其控制值应始终保持在安全极限内；

7、本身出现错误或故障时不应影响被监控设备的正常工作和手动控制功能；

8、具有操作管理功能，使用某些功能时必须输入口令，经***确认后方可进入***进行操作。操作人员应具有不同操作等级，以限制不同人员的操作范围，维护***安全。还有设备和***设置的操作记录。操作记录的内容包括操作人、操作内容、操作时间等。***对记录材料有查阅、统计功能；

9、具有操作管理功能，通过路由器访问ARM附加控制器服务器端IP地址数据、进行数据读取、实时控制、告警处理、实时曲线、数据库管理等功能。

远程控制单元40的上述功能特征仅作为介绍，并非本申请保护重点。

开关量输出单元50，与所述主控单元30连接，依据主控单元30所转发的远程控制单元40所下达的控制指令，输出控制信息。所述开关量输出单元50包括继电器、液位传感器等具有控制功能的器件实现，已将控制指令转换为开、闭指令。

与开关量输出单元50连接的控制对象包括：启动控制模块601、自检模块602、风扇启停控制模块603、急停控制模块604和复位控制模块605。

显示单元70，与所述主控单元30连接，用于显示模拟量接入单元21和开关量接入单元22所检测数据，以及告警信息。

存储单元80，与所述主控单元30连接，用于存储模拟量接入单元21和开关量接入单元22所检测数据。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，本实施例所述远程监控***可用于监测固定式氢燃料电池或可移动式氢燃料电池的监控，例如车辆上的氢燃料电池，对于二者的监控在实现原理上相同。

另外，针对可移动式的氢燃料电池，还包括对于数字量信息的采集，例如包括GPS模块，用于采集可移动式氢燃料电池的实时位置；视频采集模块，用于采集可移动式氢燃料电池工作的视频画面。所采集的数据最终被传输至主控单元30，从而被远程控制单元40接收，以实现监控。

凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氢燃料电池远程监控***，其特征在于，包括：

模拟量检测单元，用于检测氢燃料电池的运行状态；

开关量检测单元，用于检测氢燃料电池各部件的开关量状态；

主控单元，分别通过转接模块与所述模拟量检测单元和开关量检测单元连接，接收模拟量检测单元和开关量检测单元所检测的数据，并将其输出；

远程控制单元，与所述主控单元通信耦合，接收所述数据，并向主控单元远程下达指令，所述主控单元将上述指令转发至氢燃料电池中的被控装置。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主控单元与模拟量检测单元之间的转接模块包括模拟量接入单元，用于将模拟量检测单元所检测的数据进行模数转换处理。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述模拟量检测单元至少包括以下之一：氢气压力传感器、氢气浓度传感器、电流传感器、电压传感器、环境温度传感器、环境湿度传感器、氧气浓度传感器和风扇转速检测器。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主控单元与开关量检测单元之间的转接模块包括开关量接入单元，用于将各开关量检测单元所检测的开关量信号汇总传输至主控单元。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述开关量检测单元至少包括以下之一：机柜水浸传感器、机柜碰撞传感器、门磁传感器和烟感传感器。

6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主控单元与所述氢燃料电池中的被控装置之间，还包括开关量输出单元，用于将控制指令转换为开、闭指令。

7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述氢燃料电池中的被控装置至少包括以下之一：启动控制模块、自检模块、风扇启停控制模块、急停控制模块和复位控制模块。

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括显示单元和存储单元，均与所述主控单元连接。

9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述远程控制单元包括远程通信模块，以及与其连接的后台服务器。