一种氢燃料电池船舶安全保护系统和保护方法
专利汇可以提供一种氢燃料电池船舶安全保护系统和保护方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种氢 燃料 电池 船舶 安全保护系统和保护方法，包括氢气 泄漏 监测报警模 块 、紧急切断模块、通 风 模块、自动灭火模块和监控台；通过氢气浓度实时监测、泄露预警、浓度控制、自动灭火功能和手动灭火能 力 ，提高了 氢 燃料电池 在船舶应用的安全性及可靠性，最大限度的减少氢燃料电池安全事故发生的可能性，确保船上人员和财产安全。本发明的分级连 锁 报警控制方法能够准确、及时、可靠的得到舱室连锁报警等级信息，超早期的舱室泄露信息警报可为切断氢气供应和采取 通风 措施节约宝贵的时间，有效做到了单个舱室报警，相邻各舱室预警，单个区域报警，相邻区域隔断，防止氢气泄漏扩散，避免引发全船连锁性泄露扩散和火灾爆炸事故的产生。，下面是一种氢燃料电池船舶安全保护系统和保护方法专利的具体信息内容。
1.一种氢燃料电池船舶安全保护系统，其特征在于：包括传感器、功能模块和监控台，传感器的信号输出端与功能模块的信号输入端连接，功能模块的信号收发端与监控台的信号收发端连接；传感器设置在船舶目标区域中，用于监测需要的物理量并将采集信息发送给功能模块；功能模块包括氢气泄漏监测报警模块、紧急切断模块、通风模块和自动灭火模块；氢气泄漏监测报警模块设置在包括氢气瓶、氢气管路、氢气储罐区、燃料电池舱室、控制舱和乘客舱的船舶目标区域处，用于监测目标区域是否发生氢气泄露；氢气泄漏监测报警模块包括主控制器和报警器，主控制器的信号输出端与报警器的信号输入端连接；主控制器用于接收传感器发送的信息并实时转发到监控台，同时接收监控台反馈的信息，主控制器判断和处理收到的信息并将控制指令发送给报警器；报警器设置在包括驾驶舱、控制舱和乘客舱的船舶目标区域处，用于接收主控制器发送的控制指令进行声光报警；紧急切断模块设置在船舶的氢气管路中，通过监控台获取传感器的采集数据，根据采集数据控制氢气管路的通断以保证氢燃料电池船舶的安全；紧急切断模块包括主控制器和电磁阀，主控制器的信号输出端与电磁阀的信号输入端连接；主控制器用于接收监控台发送的信息，主控制器判断和处理收到的信息并将控制指令发送给电磁阀；电磁阀设置在氢气管路中，用于接收主控制器发送的控制指令以控制氢气管路的通断和氢气的供给；通风模块设置在船舶舱室的侧壁上，通过监控台获取传感器的采集数据，根据采集数据控制船舶舱室的通风量以调节目标区域的可燃气体浓度，以及在船舶出现火情时控制火势；通风模块包括主控制器、通风口和强制排风扇，主控制器的信号输出端分别与通风口和强制排风扇的信号输入端连接；主控制器用于接收监控台发送的信息，主控制器判断和处理收到的信息并将控制指令发送给通风口和强制排风扇；通风口设置在船舶舱室的一侧壁面上，包括上部通风口和下部通风口，上部通风口为进风口，下部通风口为出风口，通风口用于根据收到的控制指令打开或关闭以调节船舶舱室的通风量；强制排风扇设置在上部通风口处，用于根据收到的控制指令进行强制通风换气；自动灭火模块设置在包括供氢管道和船舱的船舶目标区域处，用于在船舶出现火情时自动灭火；自动灭火模块包括主控制器、报警器和灭火装置，主控制器的信号输出端分别与报警器和灭火装置的信号输入端连接；主控制器用于接收传感器发送的信息并实时转发到监控台，同时接收监控台反馈的信息，主控制器判断和处理收到的信息并将控制指令发送给报警器和灭火装置；报警器设置在包括驾驶舱、控制舱和乘客舱的船舶目标区域处，用于接收主控制器发送的控制指令进行声光报警；灭火装置设置在船舶目标区域处，用于根据收到的控制命令灭火；监控台设置在船舶的监控室内，监控台的信号收发端与功能模块的主控制器的信号收发端连接，用于接收和显示功能模块发送的采集数据，并向功能模块发送控制命令；监控台包括显示面板、数据存储模块和手动启停按钮；显示面板的信号输入端与功能模块的主控制器的信号输出端连接，用于显示传感器通过主控制器转发的采集数据；数据存储模块的信号收发端与功能模块的主控制器的信号收发端连接，用于存取传感器发送的采集数据；手动启停按钮的信号输出端与功能模块的主控制器的信号输入端连接，用于手动控制功能模块进行报警、通风、切断氢气供给和灭火操作。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池船舶安全保护系统，其特征在于：传感器包括温度传感器、压力传感器、氢气传感器、烟雾传感器和火焰探测器；温度传感器设置在包括氢气瓶及氢气管路、舱顶储罐区、燃料电池舱、控制舱和乘客舱的船舶目标区域处，用于采集包括氢气瓶和舱室的船舶目标区域内的温度值；压力传感器设置在包括氢气瓶口、集格汇流排、供气总管和减压后的进气总管的船舶目标区域处，用于采集氢气瓶及氢气管路内的压力值；氢气传感器设置在包括船顶氢气储罐区、燃料电池舱室、控制舱和乘客舱的船舶目标区域处，用于采集船舶目标区域中氢气的浓度值；烟雾传感器设置在包括舱顶储罐区、燃料电池舱和控制舱的船舶目标区域处，用于采集船舶目标区域中的烟度值；火焰探测器设置在包括舱顶储罐区、燃料电池舱和控制舱的船舶目标区域处，用于采集船舶目标区域中的可燃气体燃烧产生火焰的光照强度。
3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池船舶安全保护系统，其特征在于：所述的自动灭火模块还包括灭火器，设置在船舶的各个位置用于人工应急灭火。
4.基于权利要求1所述的一种氢燃料电池船舶安全保护系统的保护方法，其特征在于：
包括以下步骤：
S1：传感器在船舶目标区域内采集数据并通过功能模块发送给监控台；
S2：监控台显示并向功能模块转发步骤S1收到的采集信息；
S3：氢气泄漏监测报警模块对步骤S2得到的数据进行分析，若采集数据满足预设值范围要求则不报警，从步骤S1循环；若采集数据超出预设值范围则报警，执行下一步；
S4：由操作人员根据监控台显示的数据进行判断并选择自动判定模式或人为判定模
式，完成报警、通风、切断氢气供给和灭火操作。
5.根据权利要求4所述的保护方法，其特征在于：所述的步骤S1中，具体步骤为：
S11：温度传感器采集氢气瓶及氢气管路内的温度值并发送给氢气泄漏监测报警模块，温度传感器采集舱室目标区域中的温度值并发送给自动灭火模块；
S12：压力传感器采集氢气瓶及氢气管路内的压力值并发送给氢气泄漏监测报警模块；
S13：氢气传感器采集船舶目标区域的氢气浓度值并发送给氢气泄漏监测报警模块；
S14：烟雾传感器采集船舶目标区域的烟度值并发送给自动灭火模块；
S15：火焰探测器采集船舶目标区域的可燃气体火焰燃烧的光照强度值并发送给自动灭火模块；
S16：氢气泄漏监测报警模块和自动灭火模块分别将步骤S11至步骤S15得到的采集数据发送给监控台。
6.根据权利要求5所述的保护方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：
S21：监控台将步骤S1收到的采集信息实时显示在显示面板上；
S22：监控台将步骤S1收到的采集信息存储到数据存储模块；
S23：氢气泄漏监测报警模块、紧急切断模块、通风模块和自动灭火模块分别通过数据存储模块读取采集信息。
7.根据权利要求6所述的保护方法，其特征在于：所述的步骤S3中，具体步骤为：
S31：氢气泄漏监测报警模块的主控制器对温度传感器采集的氢气瓶及氢气管路内的温度值进行处理，取数据刷新后连续n次采样数据T采样1、T采样2、…、T采样n，去掉其中的最大值T最大和最小值T最小，计算有效温度值为：
若氢气瓶的有效温度值超出预设值范围，则氢气泄漏监测报警模块的主控制器通过监控台向紧急切断模块发送切断信号，使电磁阀切断氢气管路的供给，并将氢瓶温度值超出预设值范围的报警信号发给报警器；
S32：氢气泄漏监测报警模块的主控制器对压力传感器采集的氢气瓶及氢气管路内的压力值进行处理，取数据刷新后连续n次采样数据P采样1、P采样2、…、P采样n，去掉其中的最大值P最大和最小值P最小，计算有效压力值为：
在区域内计算得到的有效压力值中取最小值作为区域压力的输出值，与压力的预设值比较，若压力值正常则不发送报警信号，从步骤S1循环；若任一处的有效压力值超出预设值范围时，氢气泄漏监测报警模块的主控制器向报警器发出报警信号，通过发送数据的传感器序号判断泄漏位置，并执行下一步；
S33：氢气泄漏监测报警模块的主控制器对氢气传感器采集的包括船顶氢气储罐区、燃料电池舱室、控制舱和乘客舱的船舶目标区域内的氢气浓度值进行处理，取数据刷新后连续n次的采样数据H采样1、H采样2、…、H采样n，去掉其中的最大值H最大和最小值H最小，计算有效氢气浓度值为：
在区域内计算得到的有效氢气浓度值中取最大值作为区域氢气浓度的输出值，与氢气浓度的预设值比较，若区域氢气浓度的输出值满足预设值要求则不发送报警指令，从步骤S1循环；若区域氢气浓度的输出值超出预设值范围时，氢气泄漏监测报警模块的主控制器向报警器发送报警指令，执行下一步。
8.根据权利要求7所述的保护方法，其特征在于：所述的步骤S4中，具体步骤为：
S41：氢气泄漏监测报警模块的主控制器采用分级连锁报警控制方法将步骤S3得到的报警信号和位置信号发送给报警器和监控台；
S42：操作人员根据监控台收到的数据选择自动判定模式或人为判定模式；若选择自动判定模式，氢气泄漏监测报警模块的主控制器将切断信号通过监控台发送给紧急切断模块，控制相应位置的电磁阀切断氢气管路，若出现多处泄漏报警则直接关闭燃料主阀；若选择人为判定模式，则由操作人员进行事故判定和排查，并通过手动启停按钮向紧急切断模块、通风模块和自动灭火模块发出相应的控制命令；若自动判定模式或人为判定模式失效，由操作人员直接前往泄漏地点手动关闭燃料主阀；
S43：自动灭火模块的主控制器对温度传感器、烟雾传感器和火焰探测器采集的信号进行判断，若结果正常则等待下一次数据刷新；若结果为明火则向报警器和监控台分别发送火灾报警信号并通过监控台向通风模块发送关闭信号，同时根据火情位置启动相应的灭火装置进行自动灭火；操作人员根据监控台收到的火情的火势大小和控制情况采取手动切断氢源、关闭燃料电池系统、发出求救信号和组织救生艇进行人员疏散等应急措施。
9.根据权利要求8所述的保护方法，其特征在于：所述的步骤S41中，氢气泄漏监测报警模块的主控制器采用分级连锁报警控制方法将步骤S3得到的报警信号和位置信号发送给报警器和监控台，具体步骤为：
S411：单个舱室报警：每个舱室的报警器将报警信号发送到该舱室所属区域的氢气泄漏监测报警模块的主控制器；
S412：相邻舱室报警器预警：区域氢气泄漏监测报警模块的主控制器接收到多个舱室报警器发送的报警信号后，将这些不同类别的报警信号及不同舱室的特征信息经融合处理和智能判断给出报警动作信息，并启动相应的联动设施；
S413：区域控制器报警：中央氢气泄漏监测报警模块的主控制器接收到多个区域舱室的报警器发送的报警信号后，将这些不同类别的报警信号及不同舱室的特征信息经融合处理和智能判断，排除误报信息，最终做出正确的报警决策并发送到监控台。
一种氢燃料电池船舶安全保护系统和保护方法
技术领域
背景技术
发明内容
手动启停按钮的信号输出端与功能模块的主控制器的信号输入端连接，用于手动控制功能模块进行报警、通风、切断氢气供给和灭火操作。
具体实施方式
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