CN112928311A - 远程监控氢燃料电池的系统 - Google Patents

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Abstract

远程监控氢燃料电池的系统，包括稳压电源、单片机模块、GPRS模块，还具有温度检测电路、压力检测电路、电压检测电路和废气检测电路、数据接收单元、数据库单元、提示单元；温度检测电路包括热敏电阻和电阻，热敏电阻安装在壳体外侧端；压力检测电路包括压力表和电阻，压力表的串联安装在氢燃料电池进氢气管之间；废气检测电路包括气敏器件和触发子电路，气敏器件安装在废气管侧端；稳压电源、单片机模块、GPRS模块、温度检测电路电阻、压力检测电路电阻、电压检测电路、触发子电路安装在元件盒内并电性连接。本发明能实时监测氢燃料电池工作时温度数据、氢气供气压力数据、氢燃料电池输出电压数据、氢燃料电池排出的废气中氢气含量数据。

Description

远程监控氢燃料电池的系统
技术领域
本发明涉及氢燃料电池配套使用的设备技术领域，特别是一种远程监控氢燃料电池的系统。
背景技术
燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，其具有电能转化效率高(理论上的发电效率可达到85％～90％)以及环保等优点，因此在国防、交通、工业中均具有较为广泛的应用。采用氢气作为燃料的燃料电池，相较于其他燃料电池，具有较高的功率密度，以及排出的副产物为水或者水蒸气，对环境没有任何污染，因此在燃料电池中应用很多。
为了保证氢燃料电池的正常工作，现有技术中一般会安装监测设备监测氢燃料电池的工况。目前氢燃料电池使用的监测设备因结构所限，一般只能现场监测氢燃料电池的工作温度和及输出电压，不但存在监测数据片面单一的问题，且更为重要是的无法实现远程监控，这样当相关管理人员没在现场时、就无获知到氢燃料电池故障情况并进行相应处置。随着科技的发展智能手机的应用越来越广泛，基于上述，提供一种基于智能手机，能有效远程监控氢燃料电池工作情况的系统显得尤为必要。
发明内容
为了克服现有氢燃料电池使用的监测设备因结构所限，存在的如背景所述弊端，本发明提供了在相关电路及机构共同作用下，能实时监测氢燃料电池的工作温度、输出电压、氢燃料电池的供气量、氢燃料电池的氢气利用率，各种监测数据经无线网络传递，在手机内预装的各单元共同作用下，远端人员能在任何时间、任何地点查看现场各种数据，从而给工作人员带来了便利，并保证了氢燃料电池正常工作的远程监控氢燃料电池的系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
远程监控氢燃料电池的系统，包括稳压电源、单片机模块、GPRS模块，其特征在于还具有温度检测电路、压力检测电路、电压检测电路和废气检测电路、数据接收单元、数据库单元、提示单元；所述数据接收单元、数据库单元、提示单元是安装在互联网设备内的应用软件；所述温度检测电路包括热敏电阻和电阻，热敏电阻安装在氢燃料电池壳体外侧端；所述压力检测电路包括具有电压信号输出的压力表和电阻，压力表的串联安装在氢气供气管道和氢燃料电池进氢气管之间；所述废气检测电路包括气敏器件和触发子电路，气敏器件安装在氢燃料电池的废气管侧端；所述稳压电源、单片机模块、GPRS模块、温度检测电路的电阻、压力检测电路的电阻、电压检测电路、废气检测电路的触发子电路安装在元件盒内；所述温度检测电路、压力检测电路、电压检测电路、废气检测电路的信号输出端和单片机模块的多路信号输入端分别电性连接，氢燃料电池的电源输出端和电压检测电路的信号输入端电性连接，单片机模块的信号输出端和GPRS模块的信号输入端电性连接。
进一步地，所述数据接收单元能接收GPRS模块传递的氢燃料电池工作时温度数据、氢气供气压力数据、氢燃料电池输出电压数据、氢燃料电池排出的废气中氢气含量数据；数据库单元能将上述各数据进行分类储存方便使用者后续的调阅；提示单元内具有阈值子单元，能在温度超标、氢气压力过高或过低、输出电压过低、排出废气中氢气超标时控制提示单元生成报警信号提示相关人员。
进一步地，所述稳压电源是交流转直流开关电源模块。
进一步地，所述单片机模块的主控芯片型号是STC12C5A60S2。
进一步地，所述温度检测电路中，热敏电阻一端和电阻一端电性连接，热敏电阻是负温度系数热敏电阻。
进一步地，所述压力表信号输出端和电阻一端连接；电压检测电路包括直流降压模块和电阻，直流降压模块的正极电源输出端和电阻一端连接，直流降压模块的负极电源输出端接地。
进一步地，所述废气检测电路的触发子电路包括电阻、可调电阻，电阻、可调电阻和气敏器件之间经导线连接，电阻一端和气敏器第一测量极连接，气敏器件第二测量极和可调电阻一端连接，电阻另一端和气敏器件正极电源输入端连接，可调电阻另一端和气敏器件负极电源输入端连接。
本发明有益效果是：本发明能实时监测氢燃料电池工作时温度数据、氢气供气压力数据、氢燃料电池输出电压数据、氢燃料电池排出的废气中氢气含量数据，各种数据经单片机模块处理后，通过GPRS模块远传，远端相关管理人员的手机接收到相关数据后，相关管理人员能实时查看相应数据，当其中一项数据或多项数据超标后，提示单元能第一时间通过手机等界面发出提示信息，这样管理人员能第一时间了解现场具体情况，并采取针对性措施(比如通知相关维护人员及时进行维护)，尽可能保证了氢燃料电池工作正常。基于上述，本发明具有好的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是本发明结构示意框图：
图2是本发明电路图。
具体实施方式
图1、2中所示，远程监控氢燃料电池的系统，包括稳压电源1、单片机模块2、GPRS模块3，还具有温度检测电路4、压力检测电路5、电压检测电路6和废气检测电路7、数据接收单元8、数据库单元9、提示单元10；所述数据接收单元8、数据库单元9、提示单元10是安装在智能手机内的应用软件；所述温度检测电路4包括热敏电阻和电阻，热敏电阻紧贴安装在氢燃料电池壳体的外侧端；所述压力检测电路5包括具有电压信号输出的压力表和电阻，压力表的进气管、排气管经管道串联安装在氢气供气管道和氢燃料电池进氢气管之间；所述废气检测电路7包括气敏器件和触发子电路，氢燃料电池的排废气管侧端具有一个开孔，气敏器件安装在开孔内且气敏器件的探测端位于废气管内侧；所述稳压电源1、单片机模块2、GPRS模块3、温度检测电路4的电阻、压力检测电路5的电阻、电压检测电路6、废气检测电路7的触发子电路安装在元件盒内电路板上，元件盒安装在氢燃料电池的电气控制箱内。
图1、2中所示，数据接收单元能接收GPRS模块传递的氢燃料电池工作时温度数据、氢气供气压力数据、氢燃料电池输出电压数据、氢燃料电池排出的废气中氢气含量数据；数据库单元能将上述各数据进行分类储存方便使用者后续的调阅；提示单元内具有阈值子单元，能在温度超标、氢气压力过高或过低、输出电压过低、排出废气中氢气超标时控制提示单元生成报警信号提示相关人员。稳压电源A1是型号220V/12V/100W的交流220V转直流12V开关电源模块成品。单片机模块A3的主控芯片型号是STC12C5A60S2，单片机模块成品上有四路模拟信号接入端3、4、5、6脚，单片机模块成品A3上有一个RS485数据输出端口；GPRS模块A4型号是ZLAN8100，GPRS模块成品上有RS485数据输入端口。温度检测电路中，热敏电阻RT一端和电阻R1一端经导线连接，热敏电阻RT是负温度系数热敏电阻。压力检测电路压力表M是型号BD-1001Y、电压输出型压力表成品，工作时随着检测的压力不同，其会输出0-5V之间的电压数据；压力表M信号输出端和电阻R2一端经导线连接。电压检测电路包括DC-DC直流降压模块A2和电阻R3，直流降压模块A2的正极电源输出端3脚和电阻R3一端连接，直流降压模块A2的负极电源输出端4脚接地。废气检测电路的触发子电路包括电阻R4、可调电阻RP，电阻R4、可调电阻RP和气敏器件T之间经导线连接，电阻R4一端和气敏器件T第一测量极3脚连接，气敏器件T第二测量极4脚和可调电阻RP一端连接，电阻R4另一端和气敏器件T正极电源输入端1脚连接，可调电阻RP另一端和气敏器件T负极电源输入端2脚连接。
图1、2所示，稳压电源A1的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接。稳压电源A1的电源输出端3及4脚和单片机模块A3电源输入两端1及2脚、GPRS模块A4电源输入两端1及2脚、压力检测电路电源输入两端压力表M的电源输入两端、电压检测电路电源输入两端直流降压模块A2的1及2脚、废气检测电路的电源输入端电阻R4一端及可调电阻RP另一端分别经导线连接。稳压电源A1的正极电源输出端3脚和热敏电阻RT另一端经导线连接。温度检测电路信号输出端电阻R1另一端、压力检测电路信号输出端电阻R2另一端、电压检测电路信号输出端电阻R3另一端、废气检测电路的信号输出端可调电阻RP的滑动触点端和单片机模块A3的四路信号输入端3、4、5、6脚分别经导线连接，氢燃料电池M1的电源输出端和电压检测电路的信号输入端直流降压模块A2的1及2脚分别经导线连接。单片机模块A3的信号输出端和GPRS模块A4的信号输入端经RS485数据线连接。
图1、2所示，220V交流电源进入稳压电源A1的1及2脚后，稳压电源A1在其内部电路作用下会输出稳定的12V直流电源进入单片机模块、GPRS模块、温度检测电路、压力检测电路、电压检测电路、废气检测电路的电源输入端，于是,上述电路处于得电工作状态。温度检测电路得电工作后，氢燃料电池工作产生的热量会经壳体作用于热敏电阻RT，温度高时热敏电阻RT的电阻值相对小，这样经电阻R1降压限流后进入单片机模块A3的3脚信号电压相对高；温度低时热敏电阻RT的电阻值相对大，经电阻R1降压限流后进入单片机模块A3的3脚信号电压相对低。压力检测电路得电工作后，当输入至氢燃料电池进氢气管内的氢气量较大时，压力表探测到后经电阻R2降压限流后进入单片机模块A3的4脚信号电压相对高；输入至氢燃料电池进氢气管内的氢气量较小时，压力表探测到后经电阻R2降压限流后进入单片机模块A3的4脚信号电压相对低。电压检测电路得电工作后，当氢燃料电池输出电压高时，直流降压模块A2降压后直流电源、经电阻R3降压限流后进入单片机模块A3的5脚信号电压相对高；氢燃料电池输出电压低时，直流降压模块A2降压后直流电源、经电阻R3降压限流后进入单片机模块A3的5脚信号电压相对低。废气检测电路得电工作后，当氢燃料电池的废气管排出的废气中氢气量相对大时、气敏器件T的第一测量极3脚和第二测量极4脚之间电阻相对小，这样可调电阻RP的分压上升，那么输入至单片机模块A3的6脚信号电压相对高(电阻R4起到降压限流作用)；当氢燃料电池的废气管排出的废气中氢气量相对少时、气敏器件T的第一测量极3脚和第二测量极4脚之间电阻相对大，这样可调电阻RP的分压下降，那么输入至单片机模块A3的6脚信号电压相对低。上述氢燃料电池工作温度、氢燃料电池进氢气管的输入氢气压力、氢燃料电池输出电压、氢燃料电池废气管排出的氢气模拟量数据输入至单片机模块A3的3、4、5、6脚后，单片机模块A3在内部电路作用下，会将模拟量数据转换为数字信号通过GPRS模块A4经无线移动网络发送出去。远端和GPRS模块建立连接的相关管理人员手机数据接收单元接收到GPRS模块传递的氢燃料电池工作时温度数据、氢气供气压力数据、氢燃料电池输出电压数据、氢燃料电池排出的废气中氢气含量数据后，数据库单元能将上述各数据进行分类储存方便了使用者后续的调阅，同时远端管理人员能实时经手机显示界面了解现场各种数据，为出现异常数据时，第一时间采取应对措施提供了有利技术支撑。本发明中，提示单元内具有阈值子单元，当现场温度超标、氢气压力过高或过低、输出电压过低、排出废气中氢气超标时，能控制提示单元生成报警信号提示相关人员，防止了现场出现数据异常，相关管理人员没有第一时间发现状况而带来的不可预估后果。图2中，电阻R1、R2、R3、R4阻值分别是1K、1K、1K、47Ω；热敏电阻RT是型号NTC103D的负温度系数热敏电阻；可调电阻RP规格是2.2K；气敏器件T型号QM-25。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.远程监控氢燃料电池的系统，包括稳压电源、单片机模块、GPRS模块，其特征在于还具有温度检测电路、压力检测电路、电压检测电路和废气检测电路、数据接收单元、数据库单元、提示单元；所述数据接收单元、数据库单元、提示单元是安装在互联网设备内的应用软件；所述温度检测电路包括热敏电阻和电阻，热敏电阻安装在氢燃料电池壳体外侧端；所述压力检测电路包括具有电压信号输出的压力表和电阻，压力表的串联安装在氢气供气管道和氢燃料电池进氢气管之间；所述废气检测电路包括气敏器件和触发子电路，气敏器件安装在氢燃料电池的废气管侧端；所述稳压电源、单片机模块、GPRS模块、温度检测电路的电阻、压力检测电路的电阻、电压检测电路、废气检测电路的触发子电路安装在元件盒内；所述温度检测电路、压力检测电路、电压检测电路、废气检测电路的信号输出端和单片机模块的多路信号输入端分别电性连接，氢燃料电池的电源输出端和电压检测电路的信号输入端电性连接，单片机模块的信号输出端和GPRS模块的信号输入端电性连接。
2.根据权利要求1所述的远程监控氢燃料电池的系统，其特征在于，数据接收单元能接收GPRS模块传递的氢燃料电池工作时温度数据、氢气供气压力数据、氢燃料电池输出电压数据、氢燃料电池排出的废气中氢气含量数据；数据库单元能将上述各数据进行分类储存方便使用者后续的调阅；提示单元内具有阈值子单元，能在温度超标、氢气压力过高或过低、输出电压过低、排出废气中氢气超标时控制提示单元生成报警信号提示相关人员。
3.根据权利要求1所述的远程监控氢燃料电池的系统，其特征在于，稳压电源是交流转直流开关电源模块。
4.根据权利要求1所述的远程监控氢燃料电池的系统，其特征在于，单片机模块的主控芯片型号是STC12C5A60S2。
5.根据权利要求1所述的远程监控氢燃料电池的系统，其特征在于，温度检测电路中，热敏电阻一端和电阻一端电性连接，热敏电阻是负温度系数热敏电阻。
6.根据权利要求1所述的远程监控氢燃料电池的系统，其特征在于，压力表信号输出端和电阻一端连接；电压检测电路包括直流降压模块和电阻，直流降压模块的正极电源输出端和电阻一端连接，直流降压模块的负极电源输出端接地。
7.根据权利要求1所述的远程监控氢燃料电池的系统，其特征在于，废气检测电路的触发子电路包括电阻、可调电阻，电阻、可调电阻和气敏器件之间经导线连接，电阻一端和气敏器第一测量极连接，气敏器件第二测量极和可调电阻一端连接，电阻另一端和气敏器件正极电源输入端连接，可调电阻另一端和气敏器件负极电源输入端连接。
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