CN113110284B

CN113110284B - 一种氢能场站一体化实时运行监测方法

Info

Publication number: CN113110284B
Application number: CN202110481478.0A
Authority: CN
Inventors: 赵英田; 蔡业龙; 王维
Original assignee: Individual
Current assignee: Beijing Huaienjike Technology Co ltd
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2041-04-30
Also published as: CN113110284A

Abstract

本发明涉及一种氢能场站一体化实时运行监测方法，属于运维监测领域。本发明根据氢能场站系统整体与各个组成设备的成功或失效的逻辑关系构建模拟或数字电路，表征系统所处的实时安全状态及水平；从氢能场站的站控PLC系统中获取氢能场站的各个组成设备的实时状态参数；对实时状态参数是否超过安全限值进行判断，根据判断结果输出高低电平或“0/1”信号；模拟或数字电路根据所述逻辑关系进行运算，获得氢能场站的整体安全状态。本发明通过构建模拟或数字电路，采集氢能场站的各个组成设备的状态参数对氢能场站的整体安全状态的直接判断并通过各种方式输出系统状态，方便氢能场站的管理人员或客户使用，更加便捷地了解氢能场站的安全性和可靠性。

Description

一种氢能场站一体化实时运行监测方法

技术领域

本发明属于运维监测领域，具体涉及一种氢能场站一体化实时运行监测方法。

背景技术

制氢厂及加氢站是氢气的生产与加注区域，氢属于危化品有易燃易爆风险，而其向民用领域的应用又是新生事物。在氢能的民用推广过程中需要针对相关装置的运行安全性、可靠性进行关注，并能够通过这一过程强化对氢能操作及使用环节的安全保障，因此迫切需要一种监测方法能够简单、方便地对氢能场站的安全性和可靠性进行评估。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种氢能场站一体化实时运行监测方法，以解决简单方便地对氢能场站的安全性和可靠性进行评估的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种氢能场站一体化实时运行监测方法，该方法包括如下步骤：

S1、根据氢能场站整体与各个组成设备的成功或失效的逻辑关系构建模拟或数字电路；

S2、从所述氢能场站的站控PLC系统中获取所述氢能场站的各个组成设备的实时状态参数；

S3对实时状态参数是否超过安全限值进行判断，根据判断结果输出高低电平或“0/1”信号；

S4、模拟或数字电路根据所述逻辑关系进行运算，获得所述氢能场站的整体安全状态。

进一步地，所述氢能场站的组成设备至少包括压缩机、加氢机、储氢罐、卸气柱和顺序控制盘。

进一步地，所述氢能场站的组成设备的实时状态参数至少包括：压缩机的出口压力、出口流量；加氢机为出口流量；储氢罐为罐体压力；卸气柱的气柱流量、流道压力；顺序控制盘的各路信号状态。

进一步地，所述步骤S4之后还包括：

S5、通过显示、无线传输或声光电输出所述氢能场站的整体安全状态供用户查看。

进一步地，所述步骤S1中的根据氢能场站整体与各个组成设备的成功或失效的逻辑关系构建模拟或数字电路具体包括：

S11、根据氢能场站整体与各个组成设备的逻辑关系，建立基于“与或非”逻辑的连接关系，从而得到模拟或数字电路；

S12、将各个组成设备是否正常运行的状态，作为模拟或数字电路的信号输入，对于模拟电路，输入信号为高电平或低电平，对于数字电路，输入信号为1或0。

进一步地，正常运行信号为高电平/数字信号“1”，失效信号为低电平/数字信号“0”。

进一步地，所述模拟或数字电路中，失去储罐状态信号T0、失去压缩机状态信号P0、失去加氢机状态信号J0、失去卸气柱状态信号X0、顺控盘失去通讯信号C0各自取非再相与获得故障信号P22，储罐其他故障信号Tz、压缩机其他故障信号Pz、加氢机其他故障信号Jz、卸气柱其他故障信号Xz、顺控盘其他故障信号Cz各自取非再相或获得故障信号P3，故障信号P3、其他异常信号Q0各自取非再相与获得故障信号P2，#x号储罐特征状态参数y超限信号Txy、#x号压缩机特征状态参数y超限信号Pxy、#x号加氢机状态参数y超限信号Jxy、#x号卸气柱状态参数y超限信号Xxy、顺控盘#x列控制参数y超限信号Cxy、故障信号P2、故障信号P22各自取非再相或得到氢能场站的整体安全状态。

进一步地，正常运行信号为低电平/数字信号“0”，失效信号为高电平/数字信号“1”。

进一步地，所述模拟或数字电路中，失去储罐状态信号T0、失去压缩机状态信号P0、失去加氢机状态信号J0、失去卸气柱状态信号X0、顺控盘失去通讯信号C0相与获得故障信号P22，储罐其他故障信号Tz、压缩机其他故障信号Pz、加氢机其他故障信号Jz、卸气柱其他故障信号Xz、顺控盘其他故障信号Cz相或获得故障信号P3，故障信号P3、其他异常信号Q0相与获得故障信号P2，#x号储罐特征状态参数y超限信号Txy、#x号压缩机特征状态参数y超限信号Pxy、#x号加氢机状态参数y超限信号Jxy、#x号卸气柱状态参数y超限信号Xxy、顺控盘#x列控制参数y超限信号Cxy、故障信号P2、故障信号P22相或得到氢能场站的整体安全状态。

本发明还提供一种氢能场站一体化实时运行监测方法，该方法包括如下步骤：

S1、在氢能场站一体化实时运行监测装置的计算单元中根据氢能场站整体与各个组成设备的成功或失效的逻辑关系构建模拟或数字电路，所述监测装置至少包括计算单元和状态参数监测模块，所述计算单元通过所述状态参数监测模块连接所述氢能场站的站控PLC系统；

S2、所述状态参数监测模块从站控PLC系统中获取所述氢能场站的各个组成设备的实时状态参数，并传输至所述计算单元；

S3、所述计算单元对实时状态参数是否超过安全限值进行判断，根据判断结果输出高低电平或“0/1”信号至模拟或数字电路；

S4、所述计算单元中的模拟或数字电路根据所述逻辑关系进行运算，获得所述氢能场站的整体安全状态；

（三）有益效果

本发明提出一种氢能场站一体化实时运行监测方法，根据氢能场站整体与各个组成设备的成功或失效的逻辑关系构建模拟或数字电路；从所述氢能场站的站控PLC系统中获取所述氢能场站的各个组成设备的实时状态参数；对实时状态参数是否超过安全限值进行判断，根据判断结果输出高低电平或“0/1”信号；模拟或数字电路根据所述逻辑关系进行运算，获得所述氢能场站的整体安全状态。本发明可以根据氢能场站的各个组成设备的逻辑关系构建模拟或数字电路，采集氢能场站的各个组成设备的状态参数对氢能场站的整体安全状态的直接判断并通过各种方式输出系统状态，方便氢能场站的管理人员或客户使用，更加便捷地了解氢能场站的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的氢能场站一体化实时运行监测方法采用的监测装置示意图；

图2为上电（代表）成功的逻辑关系示意图；

图3为上电（代表）失效的逻辑关系示意图；

图4为数字电路的“非门”示意图；

图5为加氢站系统状态逻辑关系。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

站控PLC系统连接到氢能场站的各设备，并从各设备汇总状态参数，本实用新型的氢能场站一体化实时运行监测方法，应用于氢能场站一体化实时运行监测装置，该监测装置包括计算单元和状态参数监测模块，状态参数监测模块采用MODBUS总线协议以RTU通讯方式连接站控PLC系统并从中获取氢能场站各运行设备及安全保护装置的实时运行信息，并通过计算单元将这些数据进行提炼、判断，并实现相关信息的输出。输入数据只通过现场总线以网线形式接入即可，输出方式能够并行提供标准显示输出、无线传输（包括移动网络、WIFI、蓝牙等远近场）、基本声光电输出等，可根据用户需要提供相应的定制化效果。本发明不仅可以方便地接入到氢能场站并获取氢能场站各设备的状态参数，而且可以通过计算单元根据各设备的状态参数对氢能场站系统状态的直接判断并通过各种方式输出系统状态，方便氢能场站的管理人员或客户使用，更加便捷地了解氢能场站的安全性和可靠性。

如图1所示，本实用新型的的氢能场站一体化实时运行监测装置包括计算单元、状态参数监测模块、USB单元、网络通讯模块、音视频接口、存储模块、电源模块以及外接的音视频输出设备和输入设备。USB单元、网络通讯模块、音视频接口、存储模块、电源模块连接到计算单元，音视频输出设备通过音视频接口连接到该监测装置，输入设备通过USB单元连接到该监测装置；状态参数监测模块连接到计算单元，且采用MODBUS总线协议以RTU通讯方式连接到氢能场站的站控PLC系统，站控PLC系统连接到氢能场站的各设备。监测装置的各组成模块整体布置于同一块板卡上，形成一套整体集成装置。

其中，氢能场站的各设备包括压缩机、加氢机、储氢罐、卸气柱、顺序控制盘、场内应急电源、支持系统、冷水系统、消防安全监测应急系统和场外电源，至少包括压缩机、加氢机、储氢罐、卸气柱、顺序控制盘及相关管道阀门。

计算单元：根据应用对象的工艺流程及“系统—设备”功能逻辑关系，建立一套数字或模拟的电路结构，来直接实现系统和构成系统的各个设备测量参数的组织整理及输入输出，使描述各个设备状态参数的输入电信号，通过该电路后能够直接获得描述系统整体状态的输出信号。该模块采用 ARM 结构STM32F407ZG芯片作为功能计算及程序组织的核心，并通过模拟电路或数字电路实现对监测对象的状态的串并联逻辑关系计算。

状态参数监测模块：从监测对象获取数据，可以采用MODBUS总线协议以RTU通讯方式从站控PLC系统中获取实时状态参数，采用RS485接口标准，最高数据传输速率可达10Mbps，通讯电缆长度可达1km，满足现场要求。

网络通讯模块：设置了RJ45网线接口和GPRS无线通讯模块，实现包括无线及有线网在内的远程以太网通讯，满足数据的远程传输需求。

存储模块：实现相关操作系统、计算分析模型、数据（库）、文件管理及操作程序等信息与数据的存储。

电源模块：为监测装置提供不间断电源，并可实现监测装置在无外电源条件下一定时长内的正常运行。

在一个实施例中，本发明的氢能场站一体化实时运行监测方法包括如下步骤：

S4、模拟或数字电路根据所述逻辑关系进行运算，获得所述氢能场站的整体安全状态；

优选地，所述氢能场站的组成设备包括压缩机、加氢机、储氢罐、卸气柱、顺序控制盘、场内应急电源、支持系统、冷水系统、消防安全监测应急系统、管道及阀门和场外电源，至少包括压缩机、加氢机、储氢罐、卸气柱和顺序控制盘，以及各设备间连接的管道及阀门。

优选地，所述氢能场站的组成设备的实时状态参数至少包括：压缩机的出口压力、出口流量；加氢机为出口流量；储氢罐为罐体压力；卸气柱的气柱流量、流道压力；卸气柱至压缩机之间、压缩机与储氢罐之间、储氢罐与加氢机之间、压缩机与加氢枪之间的管道压力及流量，以及这些管道上的阀门阀位与状态，顺序控制盘的各路信号状态。

优选地，所述步骤S1中的根据氢能场站整体与各个组成设备的成功或失效的逻辑关系构建模拟或数字电路具体包括：

优选地，正常运行信号为高电平/数字信号“1”，失效信号为低电平/数字信号“0”。

优选地，所述模拟或数字电路中，失去储罐状态信号T0、失去压缩机状态信号P0、失去加氢机状态信号J0、失去卸气柱状态信号X0、顺控盘失去通讯信号C0各自取非再相与获得故障信号P22，储罐其他故障信号Tz、压缩机其他故障信号Pz、加氢机其他故障信号Jz、卸气柱其他故障信号Xz、顺控盘其他故障信号Cz各自取非再相或获得故障信号P3，故障信号P3、其他异常信号Q0各自取非再相与获得故障信号P2，#x号储罐特征状态参数y超限信号Txy、#x号压缩机特征状态参数y超限信号Pxy、#x号加氢机状态参数y超限信号Jxy、#x号卸气柱状态参数y超限信号Xxy、顺控盘#x列控制参数y超限信号Cxy、故障信号P2、故障信号P22各自取非再相或得到氢能场站的整体安全状态。

优选地，正常运行信号为低电平/数字信号“0”，失效信号为高电平/数字信号“1”。

优选地，失去储罐状态信号T0、失去压缩机状态信号P0、失去加氢机状态信号J0、失去卸气柱状态信号X0、顺控盘失去通讯信号C0相与获得故障信号P22，储罐其他故障信号Tz、压缩机其他故障信号Pz、加氢机其他故障信号Jz、卸气柱其他故障信号Xz、顺控盘其他故障信号Cz相或获得故障信号P3，故障信号P3、其他异常信号Q0相与获得故障信号P2，#x号储罐特征状态参数y超限信号Txy、#x号压缩机特征状态参数y超限信号Pxy、#x号加氢机状态参数y超限信号Jxy、#x号卸气柱状态参数y超限信号Xxy、顺控盘#x列控制参数y超限信号Cxy、故障信号P2、故障信号P22相或得到氢能场站的整体安全状态。

优选地，结合氢能场站运行的时间与失效状态的持续时间，通过定量分析给出氢能场站的实时可靠性和可用时间。

在一个具体的实施例中，氢能场站一体化实时运行监测装置采用紧凑一体化的设计方式，将计算单元、状态参数监测模块、存储模块、电源模块、网络通讯模块及各类常用接口紧凑集成在一张小尺寸（不超过20×15cm）主板上。主板计算单元采用ARM或Intel处理器架构设置，并安装有液晶触摸屏专用芯片，直联一块液晶触摸屏，使设备操作便捷，响应迅速。状态参数监测模块中设置SIT3485接口芯片连接站控PLC系统。装置设置了高密度移动电池，且装置整体采用低功耗设计实现，可插电持续运行，亦可根据配置的电源容量大小，实现脱离电源独立工作（至少达到4小时以上）。

其中，计算单元需要通过建立具备逻辑关系的电路结构来进行功能实现。计算模块根据系统整体与各个组成设备的成功或失效的功能逻辑关系构建模拟或数字电路，该电路结构以构成系统的各个设备的特征状态参数作为输入条件，并根据是否超过安全限值作为相应的电信号输入，并可以通过高低电平两种方式表示设备或系统的成功或失效，比如在超过安全限值时给出高电平（模拟信号）或“1”（数字信号）、或给出低电平（模拟信号）或“0”（数字信号）。

在此方式下，通过各设备构成系统失效逻辑的“与或非”相互关系，自底向上地建立串联或并联电路，构成电路的每个节点表征相应的设备或部件，最终输出的电信号（高低电平或“0/1”信号）则相应的表征系统整体的状态情况（正常状态或故障状态。为逻辑关系清楚，设备与系统的电信号状态定义在同一个应用中应当保持一致）。设备的状态信号在其正常运行值或范围内的，该设备监测量取值为“正常”，反之则取值为“失效”，而该设备监测量的“正常”或“失效”，则可用逻辑电路的“通”或“断”进行表示。从而通过该电路直接获得相应的系统整体状态表征。

以下以二元设备连接的简单系统为例进行说明，多设备复杂系统的原理与此相同，即是多重二元方式通过逻辑关系相互连接而成。在这个样例中，系统SYS由两个设备A与B构成。当A与B均正常的情况下，SYS正常，称之为“与”关系；当A与B有一个正常时，SYS即正常，则称之为“或”关系。然而根据电信号高低电平（或“0/1”信号）的含义定义不同，可能有如下的两种方式表示A、B之于SYS的相应逻辑关系。

对逻辑“非”的处理，则可按实际情况分别在模拟电路中按相反的逻辑关系设置开关电路的方式，或在数字电路中通过“非门”来进行实现。

如图2所示为上电（代表）成功（正常信号：高电平/数字信号“1”）的逻辑关系，如图3所示为上电（代表）失效（正常信号：低电平/数字信号“0“）的逻辑关系，如图4所示为数字电路的“非门”。

其他模块的实现方式如下：

网络通讯模块：包括RJ45型网络通讯接口和GPRS无线通讯模块。通过计算单元内部的MAC802.3控制器外加LAN8720A芯片实现以太网网络通信功能，数据传输速率可达10M/100Mbit/s，支持全双工和半双工操作。

存储模块：采用SDRAM型内存，最大数据传输速率1600MHz。外部存储采用FLASH芯片模组构成固态驱动器，用于一体机本身文件系统的存储及小规模数据存储。同时支持USB方式拓展磁盘阵列外设，实现大规模的外部数据存储。

电源模块：设置电源插座（可选DC-0005型），正常供电方式采用12V 60W直流适配器进行长期供电。同时内置符合用户需求的锂离子电池作为备用电源，可在主电源断电后维持设备运行4小时以上。电源模块内部采用不同型号稳压芯片实现5V、3.3V、2.5V、1.5V等多种直流电源，供不同芯片使用。

音视频接口：通过ADV7511接口芯片进行HDMI信号发送，实现音视频传输功能。

USB单元：采用CY7C68013芯片作为USB2.0桥接芯片实现USB协议通讯，并采用GL850G芯片进行USB-HUB扩展，引出4个以上USB插座，满足多种外设扩展需求。

进一步地，该状态参数监测模块还包括协议通讯单元，WIFI/5G/蓝牙模块，

协议通讯单元：通过MAX3232芯片做232电平转换，实现RS232串口通讯功能。通过SP3485芯片做485电平转换，实现RS485协议通讯。通过TJA1050芯片做CAN电平转换，实现CAN协议通讯，并设置CAN终端电阻。

通过在装置上设置WIFI/5G/蓝牙模块，从而分别实现针对一体装置的蓝牙操作设备的连接及控制、主要参数值的近场WIFI无线传输与远程5G方式（移动网络）通讯。

在另一个具体的实施例中，氢能场站一体化实时运行监测装置，封装在绝缘防尘外壳中，通过网线接口或电信号引线实现外部监测对象的参数状态信号输入、标准输入通讯工具的信号输入，包括液晶触摸屏在内的相关输出设备进行信号输出，上述输入、输出结构与本装置核心部分进行顺序连接。核心部分的构成为计算单元与外部模块，其中网络通讯模块、存储模块并行连接后与计算单元连接；USB单元、协议通信单元、音视频接口单元作为接口单元实现相应功能；电源模块作为整个装置的电源，采用可充电电池结构，实现整套装置持续独立运行，并通过充电方式实现电量补充。通过现场PLC总线网线或相关设备电信号作为输入，经由网络通讯模块、协议通讯模块、计算单元等进行信号处理，并由通讯模块或音视频输出等接口模块进行信息输出。同时采用标准输出方式实现字符、声音、图像、动画等信息输出显示。

其中，由专业技术人员在该计算单元根据监测对象的系统及设备逻辑关系构建模拟电路或数字电路，实现针对氢能场站系统状态的直接判断并输出系统状态。具体地，根据设备彼此的连接方式，建立基于“与或非”逻辑的连接关系，并进一步以构成系统的各个组成设备是否正常运行的状态，作为各个设备的相应信号输入。在此基础上，通过上述所建立的“系统-设备”的逻辑状态关系，以及设备状态信号的参数取值，实现系统状态从电路给出的电信号上的直接判断与信号输出。

对监测对象的主要状态参数及运行控制参数在设定的安全分析模型中进行分析。这些状态参数包括但不限于：压力容器参数（压力）值、主管道流量值、相关环节及部位温度值、管道及阀门状态参数，等信息，这些状态参数从PLC中获得，经过针对该结构的逻辑电路，统一设定好成功/失效的高低电压或电流，则通过逻辑电路的连接关系，实现针对系统状态的电信号直接判定结果，全程无需人为干预。

根据“与或非”逻辑关系，建立二元以上的成功/失效关系逻辑连接电路，实现系统与设备之间的彼此状态关系。使电路的电信号能够代表系统是否“成功”或“失效”的状态情况。

氢能场站一体化实时运行监测装置通过独立的小型模块式装置，与现场数据总线相连接，最终实现针对系统整体的运行情况状态判断。

建立从设备到系统的“成功/失效”逻辑电路连接关系，通过代表设备状态的二元电信号及相应的“与或非”逻辑关系，实现针对系统整体的逻辑电路实现方式。

在另一个具体实施例中，氢能场站一体化实时运行监测装置应用于加氢站系统（固定式的、撬装式的、混建形式的），该加氢站系统的总体设备梳理如下：

序号	名称	序号	名称
				1	压缩机	2	加氢机
3	储氢罐	4	卸气柱
				5	顺序控制盘	6	场内应急电源
7	支持系统	8	消防安全监测应急系统
				9	场外电源	10	其他

根据各设备的运行参数选定相应的参数信号作为监测量，比如压缩机的主要信号为出口压力、出口流量等；加氢机为出口流量等；储氢罐为罐体压力等；卸气柱为气柱流量、流道压力等；顺控盘为各路信号状态等；其他各设备也都可根据其各自的技术规格，选取其主要的运行参数或安全参数作为信号状态量。

各设备及子系统对于加氢站的整体运行状态的相互关系可通过如图5所示的逻辑关系图来表示。注意这里按高电平信号代表失效或故障信号（高电平/数字信号“1”）的方式给出相应的逻辑连接关系。为方便，采用数字逻辑电路的方式表示（模拟电路根据前述内容进行直接替换即可。如采用相反的信号含义，则将图中所有的“与/或”关系向调换即可）：

图5中的符号含义见下表：

符号	含义	符号	含义
				SYS	加氢站系统状态	Cxy	顺控盘#x列控制参数y超限
Txy	#x 号储罐特征状态参数y超限	Co	顺控盘失去通讯
				To	失去储罐状态信号	Cz	顺控盘其他故障信号
Tz	储罐其他故障信号	Es	紧急停车信号触发
				Pxy	#x 号压缩机特征状态参数y超限	Eo	紧急停车信号失去通讯
Po	失去压缩机状态信号	Ez	紧急停车其他故障信号
				Pz	压缩机其他故障信号	Ms	管理/操作等人误事件触发信号
Jxy	#x 号加氢机状态参数y超限	Mo	管理/操作相关信号失去通讯
				Jo	失去加氢机状态信号	Zz	一体化监测平台本身故障信号
Jz	加氢机其他故障信号	Qo	除上述内容外的其他异常信号
				Xxy	#x号卸气柱状态参数y超限	P2	多故障信号并发形成故障信号
Xo	失去卸气柱状态信号	P2`	多故障信号并发形成故障信号
				Xz	卸气柱其他故障信号	P3	可导致潜在隐患的次级故障信号

失去储罐状态信号T0、失去压缩机状态信号P0、失去加氢机状态信号J0、失去卸气柱状态信号X0、顺控盘失去通讯信号C0相与获得故障信号P22，储罐其他故障信号Tz、压缩机其他故障信号Pz、加氢机其他故障信号Jz、卸气柱其他故障信号Xz、顺控盘其他故障信号Cz相或获得故障信号P3，故障信号P3、其他异常信号Q0相与获得故障信号P2，#x号储罐特征状态参数y超限信号Txy、#x号压缩机特征状态参数y超限信号Pxy、#x号加氢机状态参数y超限信号Jxy、#x号卸气柱状态参数y超限信号Xxy、顺控盘#x列控制参数y超限信号Cxy、故障信号P2、故障信号P22相或得到氢能场站的整体安全状态。

在计算单元中可编程通过如下代码实现上述逻辑关系（其中还附加了一些其他的故障信号）：

function XXX begin

P3 <- Tz | Pz | Jz | Xz | Cz | Ez | Ms

P2 <- P3 & Q0

P22 <- T0 & X0 & P0 & C0 & J0 & M0

SYS <- Txy | Pxy | Jxy | Xxy | Cxy | Exy | Zxy | P2 | E0 | Ez | P22

output SYS

END XXX

通过针对加氢站系统工艺及失效逻辑的分析，构建起组成系统的各个设备彼此之间以及对于系统整体的故障逻辑或失效关系，从而建立上面的模拟或数字逻辑电路，则可通过构成系统的各个设备的状态情况来得到整个站点的状态情况。比如当压缩机的状态（例如第x号压缩机的特征状态参数y超限）出现“失效”或不可用的情况下，该设备对应的节点Pxy将给出高电平信号，而该信号通过“或”门与其他信号相连，接入到代表着整座加氢站的SYS节点，根据“或”门的性质，此时SYS也将给出高电平信号，代表着加氢站整体处于“失效”或不可用的状态。

类似的还包括SYS下游通过“或”门相连的其他节点（代表这些设备有一个失效或故障则系统即失效或故障），这些能够代表相应设备状态的信号节点包括Txy、Pxy、Jxy、Xxy、Cxy、Exy、Zxy、Eo、Ez（相应描述见上表）；以及由多个故障信号并发（通过“与”门相连接，代表这些类型信号都触发则P2、P2’节点发出高电平信号）形成故障信号的节点。这其中，P2节点为P3与Qo节点的逻辑“与”关系，含义是两者都给出高电平信号时P2给出高电平信号（即失效信号），而P3代表“可导致潜在隐患的次级故障信号”也就是重要程度不算太高的各设备非主要故障信号或报错信号。这些信号（Tz、Pz、Jz、Xz、Cz、Ez、Mz，具体含义见上表）通过“或”门连接到P2，代表这些信号中的某一个或多个出现、并且耦合Qo（其他非重要的故障信号）同时出现时，将触发P2节点，并进一步触发SYS节点，给出系统的失效信号；对于P2’节点，性质与P2类似，含义是To、Xo、Po、Co、Jo、Mo（具体含义见上表）通过“与”门相连接，代表这些主要设备都发生了失去通讯的故障后触发P2’给出高电平信号。

注意这其中的逻辑门可以根据系统逻辑关系判断标准是否过强或过弱，相应的进行调整。

例如P2’节点下游通过“与”门与之相连，代表所有主设备都失去通讯后才会触发该节点给出失效信号，进而给出系统失效信号。如果经过系统分析判断，认为这些系统中有两个以上的设备给出失去通讯的信号就应触发P2’，则逻辑门可以从“或”门调整为“六取二”逻辑门；或将目前的这些节点每两个（需要不重不漏）节点以“与”门连接，再将连接后的信号以“或”门相连，送至P2’节点。

通过以上的逻辑电路，将能够对该站点的整体情况给出实时判断。并可以进一步通过该结果，结合系统运行的时间与失效状态的持续时间，通过定量分析给出该系统的实时可靠性、可用时间等定量化结果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种氢能场站一体化实时运行监测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

其中，当正常运行信号为高电平/数字信号“1”，失效信号为低电平/数字信号“0”时；

所述模拟或数字电路中，失去储罐状态信号T0、失去压缩机状态信号P0、失去加氢机状态信号J0、失去卸气柱状态信号X0、顺控盘失去通讯信号C0各自取非再相与获得故障信号P22，储罐其他故障信号Tz、压缩机其他故障信号Pz、加氢机其他故障信号Jz、卸气柱其他故障信号Xz、顺控盘其他故障信号Cz各自取非再相或获得故障信号P3，故障信号P3、其他异常信号Q0各自取非再相与获得故障信号P2，#x号储罐特征状态参数y超限信号Txy、#x号压缩机特征状态参数y超限信号Pxy、#x号加氢机状态参数y超限信号Jxy、#x号卸气柱状态参数y超限信号Xxy、顺控盘#x列控制参数y超限信号Cxy、故障信号P2、故障信号P22各自取非再相或得到氢能场站的整体安全状态；

当正常运行信号为低电平/数字信号“0”，失效信号为高电平/数字信号“1”时；

所述模拟或数字电路中，失去储罐状态信号T0、失去压缩机状态信号P0、失去加氢机状态信号J0、失去卸气柱状态信号X0、顺控盘失去通讯信号C0相与获得故障信号P22，储罐其他故障信号Tz、压缩机其他故障信号Pz、加氢机其他故障信号Jz、卸气柱其他故障信号Xz、顺控盘其他故障信号Cz相或获得故障信号P3，故障信号P3、其他异常信号Q0相与获得故障信号P2，#x号储罐特征状态参数y超限信号Txy、#x号压缩机特征状态参数y超限信号Pxy、#x号加氢机状态参数y超限信号Jxy、#x号卸气柱状态参数y超限信号Xxy、顺控盘#x列控制参数y超限信号Cxy、故障信号P2、故障信号P22相或得到氢能场站的整体安全状态。

2.如权利要求1所述的氢能场站一体化实时运行监测方法，其特征在于，所述氢能场站的组成设备至少包括压缩机、加氢机、储氢罐、卸气柱和顺序控制盘。

3.如权利要求1所述的氢能场站一体化实时运行监测方法，其特征在于，所述氢能场站的组成设备的实时状态参数至少包括：压缩机的出口压力、出口流量；加氢机为出口流量；储氢罐为罐体压力；卸气柱的气柱流量、流道压力；卸气柱至压缩机之间、压缩机与储氢罐之间、储氢罐与加氢机之间、压缩机与加氢枪之间的管道压力及流量，以及这些管道上的阀门阀位与状态；顺序控制盘的各路信号状态。

4.如权利要求1所述的氢能场站一体化实时运行监测方法，其特征在于，所述步骤S4之后还包括：

5.如权利要求1-4任一项所述的氢能场站一体化实时运行监测方法，其特征在于，所述步骤S1中的根据氢能场站整体与各个组成设备的成功或失效的逻辑关系构建模拟或数字电路具体包括：

6.一种氢能场站一体化实时运行监测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S4、所述计算单元中的模拟或数字电路根据所述逻辑关系进行运算，获得所述氢能场站的系统整体实时安全状态；

S5、通过显示、无线传输或声光电输出所述氢能场站的系统整体实时安全状态供用户查看；

7.如权利要求6所述的氢能场站一体化实时运行监测方法，其特征在于，所述氢能场站的组成设备至少包括压缩机、加氢机、储氢罐、卸气柱和顺序控制盘及各设备之间的管道及阀门。