一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法；智能脱落检测系统集成在智能加注装置上；智能脱落检测系统包括：姿态传感器、电磁感应器、控制器。如果智能加注装置与被加注设备（如汽车）未连接时，充装控制系统不判别智能加注装置的连接状态和姿态状态。如果智能加注装置与被加注设备（如汽车）连接时，充装控制系统开始判别智能加注装置的连接状态。如果智能加注装置与被加注设备（如汽车）连接时且智能加注装置的连接状态正常，充装控制系统开始判别智能加注装置的姿态传感器的状态和电磁感应器的状态；如果智能加注装置与加注设备连接加注时，充装控制系统检测到姿态传感器的变化值超过阈值立即关闭加注控制电磁阀。磁阀。磁阀。

【技术实现步骤摘要】
一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法


[0001]本专利技术涉及信息技术控制领域，尤其是一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法。

技术介绍

[0002]氢能源作为世界公认的清洁能源，被应用在多个领域。作为燃料电池驱动源的加氢站发展迅速，这就对加氢站的相关设备配套技术提出了新的要求以满足氢能源技术发展的需要。
[0003]现国内加氢站均是通过智能加注装置进行对外加注作业，但是在加注的过程中，需要人为的进行操控，人在遇到突发状况时容易出现纰漏，从而引发安全事故，目前还没有更加安全智能的方式对脱落过程进行安全监控。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是，针对上述不足之处提供一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法，解决了现有技术中无法对脱枪过程进行智能化安全监控的问题。
[0005]本方案是这样进行实现的：一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法，包括智能加注装置和智能脱落检测系统，所述智能脱落检测系统设置在智能加注装置中，所述智能脱落检测系统包括姿态传感器、电磁感应器和控制器，所述智能加注装置的机械套环上安装磁环；本方法包括以下过程：系统检测初始化，判断处于加注模式还是空闲模式；当处于加注模式时进入判断过程：步骤一，枪体安装与通信状态连接判断，通过电磁感应器磁场强度判断智能加注装置是否连接到位；步骤二，充装过程状态判断；姿态数据判断：通过嵌入在智能加注装置中的姿态传感器获取加注装置在加注过程中的姿态阈值数据进行判断，如果超过阈值数据的允许范围，充装控制系统无法启动，如果充装过程中则立即停机；确保加注过程中人员和设备安全；本方法中对于姿态数据判断的过程如下：位移判断：姿态传感器检测智能加注装置电控系统中X轴、Y轴、Z轴的方向的位移是否大于预定值；角度判断：在预定的时间内姿态传感器检测智能加注装置电控系统中X轴、Y轴、Z轴的方向的倾角变化是否在预定的范围值内；当位移判断和角度判断同时满足时，才能安全加注。
[0006]所述位移判断具体为：当进入加注模式后，将智能加注装置与充装容器接口连接，在此状态下通过位移测算算法，反复计算三次，取加权平均值，计算出智能加注装置卡套结构产生的位移值进行位移判断：如果位移值超过最大阈值或低于最小阈值，系统判断定连接不到位，此时充装控制系统无法启动控制阀门加注，进入故障报警状态，否则，则判断连接状态到位；所述角度判断具体为：当在加注模式下，将智能加注装置与充装容器接口连接，系统判断连接到位后，进入加注枪的姿态检测状态；在此状态下，系统检测加注枪的初始姿态，建立初始姿态模型，每隔1秒检测一次并记录检测参数，建立第二次姿态模型；再每隔1秒检测一次并记录检测参数，建立第三次姿态模型，通过三次姿态模型的优化策略算法，建立启动加注姿态模型，如果姿态检测不符合要求，此时充装控制系统无法启动控制阀门加注，进入故障报警状态。
[0007]所述移测算算法的具体步骤为：智能加注装置在移动时做的是一个变加速度非直线运动；分解到X,Y,Z某个方向上就是一个变加速度直线运动或者是在X,Y,Z某个方向上面处于静止状态；当x轴的加速度由0开始变化时，变加速度直线运动开始，把姿态传感器采样频率设置为1000次，每1毫秒采样一次加速度，则1毫秒内智能加注装置所做的运动近似的看成一段匀加速直线运动，则这1毫秒内的位移为：S
n = V
n
‑
1 * t +0.5 * a
n * t * t.其中：S
n
为这1毫秒内智能加注装置的位移，V
n
‑1为上一个1毫秒结束时智能加注装置的速度，a
n
为这1毫秒开始时姿态传感器在x轴方向上检测到的加速度，n为第n个毫秒，t为1毫秒。
[0008]所以，V
n
‑
1 = a
n
‑1*t；V
n = a
n
*t当n = 1时，S1为第1毫秒内的位移；V0为智能加注装置的初始速度，等于0：S
1 = 0.5 * a
1 * t * t所以第1毫秒开始时到第n毫秒结束时的位移:S
总 = S
1 + S
2 + S
3 +
ꢀ…ꢀ
+ S
n
‑1+S
n
, (n>1)在处理器中设置有预设值S
k
，处理器会在每个毫秒结束时，比较S
总 和S
k
的大小，当S
总
>S
k
时，说明智能加注装置在这个方向上产生的位移超过了预设值，处理器应该立即控制加氢机停止加气，并告诉上层应用，等待相关人员来处理；当S
总 长时间没有大于S
k
时，将S
总 置0，重新累加，防止错误的报警； 对X,Y,Z轴上3个方向上的位移过程进行判断后，当某一个方向的位移值超过与预设值时，则系统判断定连接不到位，此时充装控制系统无法启动控制阀门加注，进入故障报警状态；否则，则判断连接状态到位。
[0009]所述加注姿态模型比较过程如下：每隔2秒检测通过姿态检测器检测空间直角坐标系中X轴,Y轴,Z轴三个方向上的加速度和角速度，并利用使用X轴,Y轴,Z轴三个方向上的加速度计算出倾斜角；通过对于多次不同时间间隔时三个方向上倾斜角的数据进行优化策略算法，并于预定值进行比较，说如果超过了预设值，处理器应该立即控制加氢机停止加气，并告诉上层应用，等待相关人员
来处理。
[0010]所述连接状态判断具体为智能加注装置与充装控制系统通过RS232/RS485等数据通讯和开关量通信方式，实时传输数据，并检测通信连接状态，如果通信连接失败，充装控制系统给出提示，不能启动进入充装状态；进入故障报警状态，不能进行加注，待故障处理后方能恢复，如果在充装过程中则立即停机；如果连接通信正常，继续进入模式选择状态进行模式检测。
[0011]所述系统检测初始化具体为，将加注装置系统中的参数进行初始化，此时姿态传感器的角度=0、加速度=0、位移=0，建立初始数据模型。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、在方案中通过霍尔传感器和姿态检测传感器对智能加注装置进行充装安全检测；充装控制系统检测到智能加注装置在加注过程中脱枪或姿态变化时，充装控制系统立即自动切断加注控制阀门，防止智能加注装置在充装启动或充装过程中，发生脱落带来的安全隐患。
[0013]2、该智能加注装置不改变原有的操作流程、结构简单，无需改变原来的外观设计，通用性更强。
[0014]3、在方案中智能加注装置采用高性能的控制器高速采集信号，响应快速。
附图说明
[0015]图1是本专利技术中姿态传感器空间直角坐标系的参考系图；图2是本专利技术倾斜角在x和z轴上的分解图。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法，其特征在于：包括智能加注装置和智能脱落检测系统；所述智能脱落检测系统设置在智能加注装置中，所述智能脱落检测系统包括姿态传感器、电磁感应器和控制器，所述智能加注装置的机械套环上安装磁环；本方法包括以下过程：系统检测初始化，判断处于加注模式还是空闲模式；当处于加注模式时进入判断过程：步骤一，枪体安装与通信状态连接判断，通过电磁感应器磁场强度判断智能加注装置是否连接到位；步骤二，充装过程状态判断；姿态数据判断：通过嵌入在智能加注装置中的姿态传感器获取加注装置在加注过程中的姿态阈值数据进行判断，如果超过阈值数据的允许范围，充装控制系统无法启动，如果充装过程中则立即停机，确保加注过程中人员和设备安全；本方法中对于姿态数据判断的过程如下：位移判断：姿态传感器检测智能加注装置电控系统中X轴、Y轴、Z轴的方向的位移是否大于预定值；角度判断：在预定的时间内姿态传感器检测智能加注装置电控系统中X轴、Y轴、Z轴的方向的倾角变化是否在预定的范围值内；当位移判断和角度判断同时满足时，才能安全加注。2.根据权利要求1所述的一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法，其特征在于：所述位移判断具体为：当进入加注模式后，将智能加注装置与充装容器接口连接，在此状态下通过位移测算算法，反复计算三次，取加权平均值，计算出智能加注装置卡套结构产生的位移值进行位移判断：如果位移值超过最大阈值或低于最小阈值；系统判断定连接不到位，此时充装控制系统无法启动控制阀门加注，进入故障报警状态；否则，则判断连接状态到位。3.根据权利要求2所述的一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法，其特征在于：所述角度判断具体为：当在加注模式下，加注前，将智能加注装置与充装容器接口连接，系统判断连接到位后，进入加注枪的姿态检测状态；在此状态下，系统检测加注枪的初始姿态，建立初始姿态模型，每间隔预定时间检测一次并记录检测参数，建立第二次姿态模型；再每隔预定时间检测一次并记录检测参数，建立第三次姿态模型；通过三次姿态模型的优化策略算法，建立启动加注姿态模型的到初始值；在加注时将实测值与初始值进行比较，如果姿态检测不符合要求，此时充装控制系统无法启动控制阀门加注，进入故障报警状态；所述预定时间为0~1s。4.根据权利要求3所述的一种基于姿态与脱落检测的智能加注装置控制方法，其特征在于：所述移测算算法的具体步骤为：智能加注装置在移动时做的是一个变加速度非直线运动；分解到X,Y,Z某个方向上就是一个变加速度直线运动或者是在X,Y,Z某个方向上面处于静止状态；
当x轴的加速度由0开始变化时，变加速度直线运动开始，把姿态传感器采样频率设置为1000次，每1毫秒采样一次加速度；则1毫秒内智能加注装置所做的运动近似的看成一段匀加速直线运动；则这1毫秒内的位移为：S
n = V
n
‑
1 * t +0.5 * a
n * t * t其中：S
n
为这1毫秒内智能加注装置的位移，V
n
‑1为上一个1毫秒结束时智能加注装置的速度，a
n
为这1毫秒开始时姿态传感器在x轴方向上检测到的加速度，n为第n个毫秒，t为1毫秒；所以，V
n
‑
1 = a
n
‑1*t；V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟骁，钟春波，顾小明，李润，徐智，何洪锋，解成龙，杨君，陈天斌，黄吉，
申请(专利权)人：厚普清洁能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：