CN114779863B - 一种自动化制氢智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化制氢智能控制系统，涉及制氢技术领域，包括控制中心，所述控制中心通信和/或电性连接有数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及动态调节模块，通过对制氢过程中的气液处理阶段、气体干燥阶段以及气体检测阶段的加工数据进行获取，并根据所获取到的加工数据对各个阶段的加工数据进行监测，从而使得当各个阶段的加工数据出现异常时，能够及时对对应的加工数据实行动态调整，从而使得各个阶段的制氢过程效率得到提高，通过在各个阶段设置氢气存储空间，对各个阶段的氢气存储空间内的氢气进行监测，使得当氢气存储空间内的氢气的数据异常时，能够及时进行再处理，避免成品氢气二次返工的情况发生。
Description
技术领域
本发明涉及制氢技术领域，具体是一种自动化制氢智能控制系统。
背景技术
氢气作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为本世纪最具发展潜力的清洁能源，是提高能源利用率、解决全球温室效应问题的理想替代能源。目前，氢气作为能源载体或生产原料，广泛应用于化工、冶金、交通、电子及通讯等国民经济各领域。特别是随着燃料电池技术的飞速发展，正在越来越多的用于分布式能源、可移动及便携式电源系统的燃料；
现有的氢气制造过程，对与制氢的各个阶段的指标监测模糊，且无法根据所监测到的加工数据对制氢过程进行有效调整，从而使得制氢过程效率低下的同时，所获得的氢气纯度也无法满足要求，需要对所获得氢气进行二次甚至多次提纯，如何提高制氢效率，且减少氢气的提纯次数，是我们需要解决的问题，为此，现提供一种自动化制氢智能控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动化制氢智能控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种自动化制氢智能控制系统，包括控制中心，所述控制中心通信和/或电性连接有数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及动态调节模块；
所述数据采集模块包括若干个不同功能的数据采集终端，通过数据采集终端获取制氢过程中不同阶段的加工数据；制氢过程中的不同阶段包括气液处理阶段、气体干燥阶段以及气体检测阶段，在制氢过程中的不同阶段设置氢气存储空间；
所述数据处理模块用于对于所获得的制氢过程中的不同阶段的加工数据进行处理，并将处理结果发送至数据分析模块；
所述数据分析模块用于对所获得的制氢的各个阶段的加工数据进行分析，对各个阶段的氢气加工情况进行判断，并通过动态调节模块对各个阶段的加工过程进行动态调节。
进一步的，气液处理阶段的加工数据，包括气液温度、压力以及气液液位；
将气液处理阶段对应的氢气存储空间标记为第一氢气存储空间，获取第一氢气存储空间内的氢气湿度、温度以及压力；
获取气体干燥阶段的加工数据，包括温度以及湿度；
将气体干燥阶段对应的氢气存储空间标记为第二氢气存储空间，获取第二氢气存储空间内的氢气湿度、温度以及压力；
将气体检测阶段对应的氢气存储空间标记为第三氢气存储空间，在第三氢气存储空间的不同位置设置氢气取样点；获取第三氢气存储空间内的气压，并在同一时间通过每个氢气取样点获取氢气样本，以及所获得氢气样本的气体体积和氢气含量。
进一步的，所述数据处理模块对所获得的气液处理阶段的加工数据的处理过程包括：
根据所获得的气液处理阶段的气液温度、压力以及气液液位分别生成温度变化曲线、压力变化曲线以及气液液位变化曲线；
建立第一二维坐标系，并将所获得的温度变化曲线、压力变化曲线以及气液液位变化曲线映射至第一二维坐标系内；
分别在第一二维坐标系内设置温度阈值区间、压力阈值区间以及液位阈值区间，获得气液处理阶段加工数据图；
设置对应的温度阈值以及压力阈值，并将所获得的第一氢气存储空间内的氢气温度、湿度以及压力分别与对应的阈值进行对比。
进一步的，所述数据处理模块对所获得的气体干燥阶段的加工数据的处理过程包括：
将气体干燥阶段的温度以及湿度进行标记，并生成温度及湿度变化曲线；
建立第二二维坐标系，并将所获得的温度及湿度变化曲线映射至第二二维坐标系内，在第二二维坐标系内设置温度阈值区间及湿度阈值线；
将温度及湿度变化曲线与温度阈值区间及湿度阈值线进行对比；
将第二氢气存储空间内的氢气湿度、温度以及压力进行标记，并生成氢气湿度变化曲线以及氢气温度变化曲线。
进一步的，所述数据处理模块对所获得的气体检测阶段的加工数据的处理过程包括：
将气体检测阶段所获取到的氢气样本的体积以及每个氢气样本对应气体含量的氢气含量进行标记，从而获得氢气样本的含氢系数。
进一步的，所述数据分析模块对气液处理阶段的加工数据的分析过程包括：
将所获得的气液处理阶段加工数据图进行标记；
当温度变化曲线、压力变化曲线以及气液液位变化曲线超过对应的阈值区间范围时，则将相应的变化曲线进行标记，并生成对应的调节指令，并将对应的调节指令发送至动态调节模块；
将第一氢气存储空间内的氢气温度以及压力与温度阈值以及压力阈值进行对比，判断第一氢气存储空间内的氢气存储含量是否饱和稳定。
进一步的，所述数据分析模块对气体干燥阶段的加工数据的分析过程包括：
根据所获得的气体干燥阶段的温度及湿度变化曲线，当温度变化曲线超过对应的温度阈值区间时，则生成对应温度调节指令，动态调节模块根据温度调节指令对气体干燥阶段的温度进行调节；
设置持续时长T，则当第二氢气存储空间的氢气湿度变化曲线处于湿度阈值线以下，且持续时长超过T时，则表示第二氢气存储空间内的氢气处于干燥状态，反之则干燥不彻底，则将第二氢气存储空间内的氢气进行二次干燥。
进一步的，所述数据分析模块对气体检测阶段的加工数据的分析过程包括：
将所获得的气体检测阶段所获得的第三氢气存储空间内的含氢系数与所设置的含氢系数阈值进行对比，判断第三氢气存储空间内的氢气纯度是否达到要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对制氢过程中的气液处理阶段、气体干燥阶段以及气体检测阶段的加工数据进行获取，并根据所获取到的加工数据对各个阶段的加工数据进行监测，从而使得当各个阶段的加工数据出现异常时，能够及时对对应的加工数据实行动态调整，从而使得各个阶段的制氢过程效率得到提高，通过在各个阶段设置氢气存储空间，通过对各个阶段的氢气存储空间内的氢气进行监测，使得当氢气存储空间内的氢气的数据异常时，能够及时进行再处理，从而避免成品氢气二次返工的情况发生，为提高成品氢气的纯度提供基础。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种自动化制氢智能控制系统，包括控制中心，所述控制中心通信和/或电性连接有数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及动态调节模块；
所述数据采集模块包括若干个不同功能的数据采集终端，通过数据采集终端获取制氢过程中不同阶段的加工数据；
需要进一步说明的是，在具体实施过程中，制氢过程中的不同阶段包括气液处理阶段、气体干燥阶段以及气体检测阶段，在制氢过程中的不同阶段设置氢气存储空间，并在氢气存储空间内设置数据采集终端；
获取气液处理阶段的加工数据，包括气液温度、压力以及气液液位；
将气液处理阶段对应的氢气存储空间标记为第一氢气存储空间，获取第一氢气存储空间内的氢气湿度、温度以及压力；
获取气体干燥阶段的加工数据，包括温度以及湿度；
将气体干燥阶段对应的氢气存储空间标记为第二氢气存储空间，获取第二氢气存储空间内的氢气湿度、温度以及压力；
将气体检测阶段对应的氢气存储空间标记为第三氢气存储空间，在第三氢气存储空间的不同位置设置氢气取样点，并对每个氢气取样点进行标号，记为i，i=1，2，……，n，n为整数；
获取第三氢气存储空间内的气压，并在同一时间通过每个氢气取样点获取氢气样本，以及所获得氢气样本的气体体积和氢气含量；
将数据采集模块所获得的制氢过程中的不同阶段的加工数据发送至数据处理模块。
所述数据处理模块用于对所获得的制氢过程中的不同阶段的加工数据进行处理，具体处理过程包括：
根据所获得的气液处理阶段的气液温度、压力以及气液液位分别生成温度变化曲线、压力变化曲线以及气液液位变化曲线；
建立第一二维坐标系，并将所获得的温度变化曲线、压力变化曲线以及气液液位变化曲线映射至第一二维坐标系内；
分别在第一二维坐标系内设置温度阈值区间、压力阈值区间以及液位阈值区间，获得气液处理阶段加工数据图；
将第一氢气存储空间内的氢气温度以及压力分别记为YW以及YY；
设置对应的温度阈值以及压力阈值，并将所获得的第一氢气存储空间内的氢气温度以及压力分别与对应的阈值进行对比，并将对比结果发送至数据分析模块；
将气体干燥阶段的温度以及湿度进行标记，并生成温度及湿度变化曲线；
建立第二二维坐标系，并将所获得的温度及湿度变化曲线映射至第二二维坐标系内，在第二二维坐标系内设置温度阈值区间及湿度阈值线；
将温度及湿度变化曲线与温度阈值区间及湿度阈值线进行对比，将对比结果发送至数据分析模块；
将第二氢气存储空间内的氢气湿度、温度以及压力进行标记，并生成氢气湿度变化曲线以及氢气温度变化曲线；
将气体检测阶段所获取到的氢气样本的体积以及每个氢气样本对应气体含量的氢气含量分别记为Vi以及Qi；
则获得氢气样本的含氢系数，将含氢系数记为HX；
其中
；需要进一步说明的是，在具体实施过程中，α为系统预设氢气含量阈值；
将所获得的氢气样本的含氢系数发送至数据分析模块。
所述数据分析模块用于对所获得的制氢的各个阶段的加工数据进行分析，具体过程包括：
将所获得的气液处理阶段加工数据图进行标记；
当温度变化曲线、压力变化曲线以及气液液位变化曲线超过对应的阈值区间范围时，则将相应的变化曲线进行标记，并生成对应的调节指令，并将对应的调节指令发送至动态调节模块；
需要进一步说明的是，在具体实施过程中，当温度变化曲线超过对应的温度阈值区间时，则生成对应温度调节指令，动态调节模块根据温度调节指令对气液处理阶段的加工温度进行调节，从而使得气液处理阶段的加工温度始终处于温度阈值区间范围内；同理当压力变化曲线超过对应的压力阈值区间时，则生成对应压力调节指令，动态调节模块根据压力调节指令对气液处理阶段的加工压力进行调节，从而使得气液处理阶段的加工压力始终处于压力阈值区间范围内；当气液液位变化曲线超过对应的液位阈值区间时，则生成对应液位调节指令，动态调节模块根据液位调节指令对气液处理阶段的气液液位进行调节，从而使得气液处理阶段的气液液位始终处于液位阈值区间范围内；
将第一氢气存储空间内的氢气温度以及压力与温度阈值以及压力阈值进行对比；
当满足氢气温度不低于温度阈值，且压力高于压力阈值时，则停止向第一氢气存储空间内输入氢气，并对第一氢气存储空间进行降温，直至氢气温度低于温度阈值，则再次将压力与压力阈值进行对比，以此类推，直至满足氢气温度低于温度阈值，且压力高于压力阈值时，将第一氢气存储空间内的氢气输送至气体干燥阶段；
当氢气温度不低于温度阈值，且压力不高于压力阈值时，则不进行任何操作；
当满足氢气温度低于温度阈值，且压力高于压力阈值时，则表示第一氢气存储空间内的氢气存储含量饱和且稳定，则将第一氢气存储空间内的氢气输送至气体干燥阶段；
根据所获得的气体干燥阶段的温度及湿度变化曲线，当温度变化曲线超过对应的温度阈值区间时，则生成对应温度调节指令，动态调节模块根据温度调节指令对气体干燥阶段的温度进行调节，从而使得气体干燥阶段的温度始终处于温度阈值区间范围内；当气体干燥阶段的氢气湿度变化曲线低于湿度阈值线时，则表示气体干燥阶段的氢气干燥完成，则将完成气体干燥的氢气输送至第二氢气存储空间；
对第二氢气存储空间的氢气的氢气湿度变化曲线以及氢气温度变化曲线进行标记，设置持续时长T，则当氢气湿度变化曲线处于湿度阈值线以下，且持续时长超过T时，则表示第二氢气存储空间内的氢气处于干燥状态，反之则干燥不彻底，则将第二氢气存储空间内的氢气进行二次干燥；
当满足氢气温度不低于温度阈值，且压力高于压力阈值时，则停止向第二氢气存储空间内输入氢气，并对第二氢气存储空间进行降温，直至氢气温度低于温度阈值，则再次将压力与压力阈值进行对比，以此类推，直至满足氢气温度低于温度阈值，且压力高于压力阈值时，将第二氢气存储空间内的氢气输送至气体检测阶段；
当氢气温度不低于温度阈值，且压力不高于压力阈值时，则不进行任何操作；
当满足氢气温度低于温度阈值，且压力高于压力阈值时，则表示第二氢气存储空间内的氢气存储含量饱和且稳定；
根据气体检测阶段所获得的第三氢气存储空间内的含氢系数HX；
设置含氢系数阈值H0，则当HX≥H0时，表示第三氢气存储空间内的氢气纯度达到要求，则对第三氢气存储空间内的氢气进行存储；
当HX＜H0时，表示第三氢气存储空间内的氢气纯度未达到要求，则对第三氢气存储空间内的氢气进行提纯，并对提纯后的氢气再次进行气体检测，以此类推，直至氢气纯度达到要求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，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法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (1)
1.一种自动化制氢智能控制系统，包括控制中心，其特征在于，所述控制中心通信和/或电性连接有数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及动态调节模块；
所述数据采集模块包括若干个不同功能的数据采集终端，通过数据采集终端获取制氢过程中不同阶段的加工数据；制氢过程中的不同阶段包括气液处理阶段、气体干燥阶段以及气体检测阶段，在制氢过程中的不同阶段设置氢气存储空间；
所述数据处理模块用于对所获得的制氢过程中的不同阶段的加工数据进行处理，并将处理结果发送至数据分析模块；
所述数据分析模块用于 对所获得制氢的各个阶段的加工数据进行分析，对各个阶段的氢气加工情况进行判断，并通过动态调节模块对各个阶段的加工过程进行动态调节；
气液处理阶段的加工数据，包括气液温度、压力以及气液液位；
将气液处理阶段对应的氢气存储空间标记为第一氢气存储空间，获取第一氢气存储空间内的氢气湿度、温度以及压力；
获取气体干燥阶段的加工数据，包括温度以及湿度；
将气体干燥阶段对应的氢气存储空间标记为第二氢气存储空间，获取第二氢气存储空间内的氢气湿度、温度以及压力；
将气体检测阶段对应的氢气存储空间标记为第三氢气存储空间，在第三氢气存储空间的不同位置设置氢气取样点；获取第三氢气存储空间内的气压，并在同一时间通过每个氢气取样点获取氢气样本，以及所获得氢气样本的气体体积和氢气含量；
所述数据处理模块对所获得的气液处理阶段的加工数据的处理过程包括：
根据所获得的气液处理阶段的气液温度、压力以及气液液位分别生成温度变化曲线、压力变化曲线以及气液液位变化曲线；
建立第一二维坐标系，并将所获得的温度变化曲线、压力变化曲线以及气液液位变化曲线映射至第一二维坐标系内；
分别在第一二维坐标系内设置温度阈值区间、压力阈值区间以及液位阈值区间，获得气液处理阶段加工数据图；
设置对应的温度阈值以及压力阈值，并将所获得的第一氢气存储空间内的氢气温度以及压力分别与对应的阈值进行对比；
所述数据处理模块对所获得的气体干燥阶段的加工数据的处理过程包括：
将气体干燥阶段的温度以及湿度进行标记，并生成温度及湿度变化曲线；
建立第二二维坐标系，并将所获得的温度及湿度变化曲线映射至第二二维坐标系内，在第二二维坐标系内设置温度阈值区间及湿度阈值线；
将温度及湿度变化曲线与温度阈值区间及湿度阈值线进行对比；
将第二氢气存储空间内的氢气湿度、温度以及压力进行标记，并生成氢气湿度变化曲线以及氢气温度变化曲线；
所述数据处理模块对所获得的气体检测阶段的加工数据的处理过程包括：
将气体检测阶段所获取到的氢气样本的体积以及每个氢气样本对应气体含量的氢气含量进行标记，从而获得氢气样本的含氢系数；
所述数据分析模块对气液处理阶段的加工数据的分析过程包括：
将所获得的气液处理阶段加工数据图进行标记；
当温度变化曲线、压力变化曲线或气液液位变化曲线超过对应的阈值区间范围时，则将相应的变化曲线进行标记，并生成对应的调节指令，并将对应的调节指令发送至动态调节模块；
将第一氢气存储空间内的氢气温度以及压力与温度阈值以及压力阈值进行对比，判断第一氢气存储空间内的氢气存储含量是否饱和稳定；
所述数据分析模块对气体干燥阶段的加工数据的分析过程包括：
根据所获得的气体干燥阶段的温度及湿度变化曲线，当温度变化曲线超过对应的温度阈值区间时，则生成对应温度调节指令，动态调节模块根据温度调节指令对气体干燥阶段的温度进行调节；
设置持续时长T，则当第二氢气存储空间的氢气湿度变化曲线处于湿度阈值线以下，且持续时长超过T时，则表示第二氢气存储空间内的氢气处于干燥状态，反之则干燥不彻底，则将第二氢气存储空间内的氢气进行二次干燥；
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