CN110865114A - 室内氢气监测方法及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种室内氢气监测方法，包括检测室内停车区域的氢气浓度；判断所述氢气浓度是否大于或等于第一预设阈值；若所述氢气浓度大于或等于第一预设阈值，则生成报警指令；根据所述报警指令，驱动报警器发出报警信号，并将报警信息发送至用户终端。同时，本发明还公开了一种室内氢气监测系统。本发明的技术方案通过实现对室内车辆停放区域的氢气浓度进行实时监测，保证泄露的氢气在发生危险之前，实现报警器报警和远程报警信息传递的功能。

Description

室内氢气监测方法及监测系统

技术领域

本发明涉及氢燃料电池汽车领域，特别涉及一种室内氢气监测方法及监测系统。

背景技术

随着人们物质生活的不断改善，世界汽车保有量正飞速增长，但是汽车保有量的增加不仅造成了能源危机，而且其排放的有害物质已经成为大气污染的重要来源，人们不得不把目光转向新能源汽车的开发与利用，氢燃料电池汽车凭借其清洁、高效的优势，成为了21世纪最有市场前景的新能源环保型汽车。

氢燃料电池汽车所使用的氢气是一种易燃易爆气体，所以严格监测汽车周围环境中的氢气浓度就显得至关重要，目前大部分氢燃料汽车停放在室外，使氢气在泄露时能通过室外空气的流通进行排除，并在汽车内部安装氢气监测报警系统，可以对汽车内部的氢气浓度进行检测，但是目前大部分的车主所居住的房子楼下会配备有室内车库，如果长时间将氢燃料电池汽车停放在室外，不仅会加快车辆的老化速度，而且浪费了车库资源，而如果将氢燃料汽车停于室内车库，室内车库是属于封闭或者半封闭的建筑，空气的流通不顺畅，会容易产生氢气聚积，从而发生爆炸，所以目前的氢燃料电池汽车缺乏一款适用于室内监测和应急处理的氢气报警系统。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种室内氢气监测方法，旨在解决现有的氢燃料电池汽车缺乏一种适用于室内氢气监测和应急处理方案的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种室内氢气监测方法，包括：

检测室内停车区域的氢气浓度；

判断所述氢气浓度是否大于或等于第一预设阈值；

若所述氢气浓度大于或等于第一预设阈值，则生成报警指令；

根据所述报警指令，驱动报警器发出报警信号，并将报警信息发送至用户终端。

优选地，在所述检测室内停车区域的氢气浓度的步骤之前，所述方法还包括：当感应到车辆进入监测区域时，将处于休眠状态的氢气监测设备唤醒。

优选地，所述的室内氢气监测方法还包括：根据所述报警指令，驱动排风装置运转。

优选地，所述的室内氢气监测方法还包括：

若所述氢气浓度小于或等于第二预设阈值，则关闭所述报警器和所述排风装置，并且将安全信息发送至用户终端。

优选地，所述根据报警指令，驱动报警器发出报警信号，并将报警信息发送至用户终端的步骤包括：

根据所述氢气浓度生成报警等级指令；

根据所述报警等级指令，驱动所述报警器发出相对应的报警信号，并将相对应的报警信息发送至用户终端。

为实现上述目的，本发明进一步提出一种室内氢气监测系统，包括控制装置和与所述控制装置电连接的第一传感器、报警器、无线装置，所述第一传感器用于检测室内空气停车区域的氢气浓度，所述控制装置包括：

处理模块，用于判断氢气浓度是否大于或等于第一预设阈值，并当氢气浓度大于或等于第一预设阈值时，生成报警指令；

控制模块，用于根据所述报警指令，驱动所述报警器发出报警信号，并控制所述无线装置将报警信息发送至用户终端。

优选地，所述第一传感器和所述控制装置通过CAN总线进行连接，以实现数据传输。

优选地，所述系统还包括与所述控制装置电连接的第二传感器，所述第二传感器用于检测是否有车辆进入监测区域，所述控制模块还用于当所述第二传感器感应到车辆进入监测区域时，将处于休眠状态的氢气监测设备唤醒。

优选地，所述系统还包括与所述控制装置电连接的排风装置，所述控制模块还用于根据所述报警指令，驱动所述排风装置运转。

优选地，所述报警器包括蜂鸣器和警示灯。

本发明的有益效果在于：本发明的室内氢气监测方法，通过第一传感器实时采集室内氢气浓度，把氢气浓度和系统的预设阈值进行比较，如果氢气浓度大于预设阈值，则启动报警器进行报警，保证周围人员的安全，并通过无线网络发送报警信息，以实现远程报警，提醒用户进行处理，进一步避免危险的发生，提高系统的安全性。

附图说明

图1为本发明室内氢气监测方法第一实施例的流程图；

图2为本发明室内氢气检测方法第二实施例的流程图；

图3为本发明室内氢气检测方法第三实施例的流程图；

图4为本发明室内氢气检测方法第四实施例的流程图；

图5为本发明室内氢气监测系统一实施例的功能模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出的一种室内氢气监测方法及监测系统，旨在解决现有的氢燃料电池汽车缺乏一种适用于室内监测和应急处理的氢气报警系统的问题。采用该方法和系统可以对车库中的氢气浓度进行检测，实现报警和紧急处理，保障氢燃料电池汽车和相关人员的安全。

在一较佳实施例中，如图1所示，本发明提出的一种室内氢气监测方法，其包括：

步骤S10、检测室内停车区域的氢气浓度；

具体来说，在步骤S10中，本实施例用于检测氢气浓度的氢气传感器有多种，比如半导体型传感器、热电型传感器和燃料电池式氢气传感器等，在本实施例中选择燃料电池式氢气传感器，在车库中每个车位对应的天花板上都安装该燃料电池式氢气传感器，其工作原理是利用选择透过性膜、催化过滤层过滤空气中的干扰气体，经过过滤的氢气分子被工作电极催化分解为氢离子和电子，电子被电解质传送到参比电极上，所以两个电极之间就会形成电动势，每个氢气传感器将检测到的氢气浓度对应的电动势信号传送给控制装置，实现感应氢气和检测氢气浓度功能，在车辆停放的过程中，氢气传感器实时采集空气的氢气浓度直至车辆离开监测范围，实现对车辆的全程监控。

步骤S20、判断氢气浓度是否大于或等于第一预设阈值；

步骤S30、若氢气浓度大于或等于第一预设阈值，则生成报警指令；

具体来说，预设阈值是系统预存的、用于表征氢气浓度可能发生危险的临界数值，当氢气浓度大于或等于预设阈值，则说明氢燃料电池汽车存在氢气泄露并可能发生危险。第一预设阈值可以设置为2％，控制装置在接收到通过步骤S10的方法获得的氢气浓度后，控制装置通过比较器将氢气浓度和第一预设阈值进行比较，当氢气泄露并聚积到一定浓度时，比较器判断出氢气浓度大于或等于第一预设阈值，系统则根据内部存储程序生成一个报警指令，并将报警指令传输给控制器。

步骤S40、根据报警指令，驱动报警器发出报警信号，并将报警信息发送至用户终端。

控制器接收通过上述步骤S30的方法得到的报警指令，驱动报警器进行报警，报警器可以选择声光报警器，并将声光报警器安装在天花板或者其他较显眼的位置，能起到更好的安全提醒效果，通过听觉和视觉的双重刺激可以有效吸引周围人员的注意，用户或车库管理人员预先将自己的终端接入系统，控制器在接收到报警指令时，系统生成并发送一个报警信息到用户的手机端或者其他通讯设备上，相关人员即使不在车辆附近，也能及时发现危险，实现远程监测功能。

进一步地，如图2所示，步骤S40具体包括：

S41、根据氢气浓度生成报警等级指令；

S42、根据报警等级指令，驱动报警器发出相对应的报警信号，并将相对应的报警信息发送至用户终端。

氢气爆炸的极限浓度为4％～75.6％，如果系统只设置一个阈值进行危险识别，车辆在氢气泄露后依旧容易发生危险，所以根据氢气浓度进行不同级别的报警，可以使系统的安全性更高，作为一种可能的方式，本实施例中将报警级别分为两级，第一预设阈值对应分为一级报警阈值和二级报警阈值，而声光报警器的蜂鸣器和警示灯的报警方式也对应设置为两种，报警级别为二级时，声光报警器发出较长响声，警示灯为黄色，报警级别为一级时，声光报警器发出连续响声，警示灯为红色。一级报警阈值可以设置为2％，二级报警阈值可以设置为1％，当控制装置读取到氢气浓度大于二级报警阈值而小于一级报警阈值时，启动二级报警，发送二级报警信息，提醒用户或管理员将车辆送到附近的维修店进行维修，当读取到的氢气浓度大于或者等于一级报警阈值时，启动一级报警，生成一级报警信息发送给用户或管理员，使系统报警更智能化。

如图3所示，在步骤S10之前，室内氢气监测方法还包括步骤S1：当感应到车辆进入监测区域时，将处于休眠状态的氢气监测设备唤醒。

具体来说，在步骤S1中，为了减少能源的浪费，系统在未检测到车辆进入车库内的监控区域时，保持节能的待机状态，当感应到车辆进入监测区域时，发送信号给控制接口以唤醒系统进入监测状态，所以步骤S1起到了一个开启按键的作用，本实施例可采用的传感器有多种，比如雷达传感器、超声波传感器和红外传感器等，作为一种可能的选择方式，在本实施例中选用的是红外传感器，在车库中每个车位对应的天花板检测点上都安装有红外传感器，当车辆进入区域时，红外线发射管发出的红外线由于车辆的遮挡反射到红外线接收管，通过集成线路将车辆进入监控区域的信号发送给控制装置。

进一步地，如图4所示，室内氢气监测方法还包括步骤S50：根据报警指令，驱动排风装置运转。具体来说，系统若判断氢气浓度高于或等于预设阈值，则通过排风装置进行应急处理，排风装置可以是设置在室内墙面上的排风扇，排风扇转动时氢气根据气体扩散原理，不断跟随气流排出室外，从而逐渐降低室内氢气浓度，防止爆炸等危险事件的发生，使系统的防护功能更强。

进一步地，如图4所示，室内氢气监测方法在上述步骤S50之后，该方法还包括S60：若氢气浓度小于或等于第二预设阈值，则关闭报警器和排风装置，并且将安全信息发送至用户终端。第二预设阈值低于第一预设阈值，使系统将氢气浓度控制在更加安全的范围内，作为一种可能的选择方式，上述的第一预设阈值为2％，则本实施例中的第二预设阈值可以选择0.5％，排风装置启动后氢气不断向外排出，若氢气传感器感应到氢气浓度小于或等于0.5％，则通过无线装置发送安全信息给用户进行提醒，进一步强化了系统的远程监测功能，使设计更人性化。

如图5所示，本发明进一步提出一种室内氢气监测系统，其包括控制装置30和与控制装置30电连接的第一传感器20、报警器40、无线装置50，第一传感器20用于检测室内空气停车区域的氢气浓度。用于检测氢气浓度的氢气传感器有很多种，比如半导体型传感器、热电型传感器和燃料电池式氢气传感器等，在本实施例中，第一传感器20可以为燃料电池式氢气传感器，其工作原理是通过选择透过性膜和催化过滤层过滤干扰气体，经过过滤的氢气分子被工作电极催化分解为氢离子和电子，电子被电解质传送到参比电极上，两个电极之间就会形成电动势，该电动势信号对应为氢气浓度的信号。

具体来说，氢气是世界上已知的最轻的气体，所以在泄露后容易在天花板聚积，根据气体扩散原理，聚积后的氢气会逐渐从高浓度的位置向低浓度的位置扩散，在本实施例中，可以将多个氢气传感器安装在车库的天花板上，从而提高检测的准确性。为了避免车辆在停放时，氢气聚积点和氢气传感器的检测点不对应，可以在每个车位的前、中、后三个点所对应的天花板上均安装氢气传感器，使系统对每个车位区域内的氢气浓度进行精准检测，进一步加强系统的安全性和实用性，在车辆停放的过程中，氢气传感器实时采集空气的氢气浓度直至车辆离开监测范围，实现对车辆停放过程中的全程监控。

上述的控制装置30包括：

处理模块31，用于判断氢气浓度是否大于或等于第一预设阈值，并当氢气浓度大于或等于第一预设阈值时，生成报警指令；

控制模块33，用于根据报警指令，驱动报警器40发出报警信号，并控制无线装置50将报警信息发送至用户终端。

具体来说，预设阈值是系统预存的、用于表征氢气浓度可能发生危险的临界数值，当氢气浓度大于或等于第一预设阈值，则说明氢燃料电池汽车存在氢气泄露并可能发生危险，处理模块31通过比较器进行比较，比较器将上述的氢气传感器获得的氢气浓度依次与第一预设阈值进行比较，若发现至少一个氢气浓度大于或等于该第一预设阀值，系统则根据内部程序生成报警指令，将报警指令发送给控制模块33，控制模块33通过控制器驱动报警器40进行报警，能有效吸引管理员的注意并及时疏散相关人员，保障相关人员的安全，系统生成一个报警信息，通过无线装置50将报警信息发送到用户或车库管理员的手机端或者其他通讯设备上，无线装置50可以选用网络运营商，用户即使不在汽车附近也能及时发现危险，实现远程报警功能。

在另一较佳实施例中，第一传感器20和控制装置30通过CAN总线进行连接，以实现数据传输。车库占地面积较大，每一个车位上都对应设置有氢气传感器，氢气传感器在远距离传输数据的过程中，容易发生数据的丢失或误差，为了增强数据传输的准确性，可以通过CAN总线进行传输，CAN总线的通信距离最远可达10km，使氢气传感器和控制装置30在距离较远的情况下也能很好地实现数据交互，CAN总线电缆一般采用特性阻抗为120Ω的双绞屏蔽电缆，增强数据传输过程中的抗干扰性，控制装置30能接收到更准确的氢气浓度，而且CAN协议废除了站地址编码，对通信数据进行编码，使不同的节点同时接收到相同的数据，CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，容易构成冗余结构，提高了系统的可靠性和灵活性。

在又一较佳实施例中，室内氢气监测系统还包括与控制装置30电连接的第二传感器10，第二传感器10用于检测是否有车辆进入监测区域，控制模块33还用于当第二传感器10感应到车辆进入监测区域时，将处于休眠状态的氢气监测设备唤醒。为了减少能源的浪费，系统在未检测到车辆进入车库内的监控区域时，保持节能的待机状态，当感应到车辆进入监测区域时，发送信号给控制接口以唤醒系统，系统启动上述的第一传感器20进入监测状态，市场上用于感应车辆进入监控区域的传感器有很多，比如雷达传感器、超声波传感器和红外传感器等，作为一种可能的选择方式，在本实施例中第二传感器10选用红外传感器，当车辆进入监测区域时，红外线发射管发出的红外线由于车辆的遮挡反射到红外线接收管，通过集成线路将车辆进入监控区域的信号发送给控制装置30。

在另一较佳实施例中，报警器40包括蜂鸣器和警示灯。控制器若接收到报警指令，则驱动报警器40进行报警，报警器40为带有蜂鸣器和警示灯的声光报警器，并将声光报警器安装在天花板或者其他较显眼的位置，能起到更好的安全提醒效果，通过听觉和视觉的双重刺激可以有效吸引相关人员的注意，因为氢气爆炸的极限浓度为4.0％～75.6％，如果只设置一个阈值进行报警，车辆在氢气泄露后依旧容易发生危险，所以设置不同级别的报警使系统的安全性更高，作为一种可能的方式，本实施例中将报警级别分为两级，第一预设阈值对应分为一级报警阈值和二级报警阈值，而声光报警器的蜂鸣器和警示灯的报警方式也对应设置为两种，报警级别为二级时，声光报警器发出较长响声，警示灯为黄色，报警级别为一级时，声光报警器发出连续响声，警示灯为红色。作为一种可能的方式，一级报警阈值设置为2％，二级报警阈值设置为1％，当控制装置30读取到氢气浓度大于二级报警阈值而小于一级报警阈值时，启动二级报警，当读取到的氢气浓度大于或者等于一级报警阈值时，启动一级报警。

在另一较佳实施例中，室内氢气监测系统还包括与控制装置30电连接的排风装置60，控制模块33还用于根据报警指令，驱动排风装置60运转。作为一种可能的选择方式，排风装置60可以是设置在车库墙面上的排风扇，氢气浓度如果高于或等于第一预设阈值，系统驱动排风扇进行应急处理，排风扇转动时，氢气根据气体扩散原理，不断跟随气流排出室外，从而逐渐降低室内氢气浓度，防止爆炸等危险事件的发生，使系统的防护功能更强。在本实施例中，排风装置60可以包括多个风速档位，根据上述的报警级别，以不同的转速带动空气的流动，当读取到报警级别信息为二级时，控制装置30控制排风扇以较低的转速转动，将低浓度的氢气排出；当读取到报警级别信息为一级时，控制装置30提高排风扇的转速，快速降低氢气浓度，控制排风扇的转速不仅可以将氢气排出，实现对氢气浓度的控制，而且可以减少能源损耗。

以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (10)

1.一种室内氢气监测方法，其特征在于，包括：

检测室内停车区域的氢气浓度；

判断所述氢气浓度是否大于或等于第一预设阈值；

若所述氢气浓度大于或等于第一预设阈值，则生成报警指令；

根据所述报警指令，驱动报警器发出报警信号，并将报警信息发送至用户终端。

2.根据权利要求1所述的室内氢气监测方法，其特征在于，在所述检测室内停车区域的氢气浓度的步骤之前，所述方法还包括：当感应到车辆进入监测区域时，将处于休眠状态的氢气监测设备唤醒。

3.根据权利要求1所述的室内氢气监测方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述报警指令，驱动排风装置运转。

4.根据权利要求3所述的室内氢气监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述氢气浓度小于或等于第二预设阈值，则关闭所述报警器和所述排风装置，并且将安全信息发送至所述用户终端。

5.根据权利要求1所述的室内氢气监测方法，其特征在于，所述根据报警指令，驱动报警器发出报警信号，并将报警信息发送至用户终端的步骤包括：

根据所述氢气浓度生成报警等级指令；

根据所述报警等级指令，驱动所述报警器发出相对应的报警信号，并将相对应的报警信息发送至用户终端。

6.一种室内氢气监测系统，其特征在于，包括控制装置和与所述控制装置电连接的第一传感器、报警器、无线装置，所述第一传感器用于检测室内空气停车区域的氢气浓度，所述控制装置包括：

处理模块，用于判断氢气浓度是否大于或等于第一预设阈值，并当氢气浓度大于或等于第一预设阈值时，生成报警指令；

控制模块，用于根据所述报警指令，驱动所述报警器发出报警信号，并控制所述无线装置将报警信息发送至用户终端。

7.根据权利要求6所述的室内氢气监测系统，其特征在于，所述第一传感器和所述控制装置通过CAN总线进行连接，以实现数据传输。

8.根据权利要求6所述的室内氢气监测系统，其特征在于，所述系统还包括与所述控制装置电连接的第二传感器，所述第二传感器用于检测是否有车辆进入监测区域，所述控制模块还用于当所述第二传感器感应到车辆进入监测区域时，将处于休眠状态的氢气监测设备唤醒。

9.根据权利要求6所述的室内氢气监测系统，其特征在于，所述系统还包括与所述控制装置电连接的排风装置，所述控制模块还用于根据所述报警指令，驱动所述排风装置运转。

10.根据权利要求6所述的室内氢气监测系统，其特征在于，所述报警器包括蜂鸣器和警示灯。

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