本发明专利技术公开了一种充能站安全监测与故障预警方法及相关装置，利用非色散红外光谱吸收气体检测法对加油站、加气站及电动汽车充电站三站合一的充能站环境中甲烷气体及除甲烷外烷烃气体的总浓度进行实时监测，通过分析充能站环境中可燃气体浓度的变化并结合充电桩漏电流检测数据来判断故障发生情况。最终通过处理器对即将发生的故障及类型进行分析，若发生故障则控制报警器发出警报，形成充能站中安全监测与故障预警系统，为三站合一建设和安全运行提供保障。行提供保障。行提供保障。
【技术实现步骤摘要】
一种充能站安全监测与故障预警方法及相关装置
[0001]本专利技术属于工业设备监测
，涉及一种充能站安全监测与故障预警方法及相关装置。
技术介绍
[0002]随着电动汽车，以及混合动力汽车数目的增多，将加油站、加气站和充电站等多站合一，开展建设是社会发展的必然趋势。利用现有的加油、加气站，增设充电设施，是解决电动汽车应急充电需要，发展公共快速充电的一种重要方式，也是在传统燃料汽车与电动汽车过渡阶段解决电动汽车充电问题，最便捷而有效的方式之一。然而，加油和加气站中，难免有油气的挥发甚至出现故障导致油气大量泄漏，而且油气挥发物属于易燃易爆气体。在条件下，油气挥发物对多能源站中的关键电气设备的安全运行(主要指充电桩)带来很大影响。且当充电桩出现绝缘失效、短路、漏电等现象极有可能发生爆炸和火灾等安全事故，因此对多能源站中的可燃气体浓度监测以及充电桩的运行状态的监测具有很重要的意义，可以对故障进行预警并有效的避免事故的发生。
[0003]本专利技术针对上述问题结合非色散红外光谱分析气体检测方法与充电桩漏电流检测，提出一种能实现充能站中安全监测与故障预警的方法与系统，通过非色散红外光谱分析法实时监测充能站中可燃气体的浓度，并通过温湿度和压力检测数据对气体检测结果进行补偿，若可燃气体浓度发生变化则立刻发出警报并切断充电桩主电源。同时根据充电桩漏电流检测数据分析充电桩故障发生情况并发出警报。最终实现充能站安全监测与故障预警的功能。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在提供一种充能站安全监测与故障预警方法及相关装置，具有在线分析的实时性和快速响应性，能够为多能源站的融合以及安全运行提供帮助，并且为多能源站中可燃气体检测的准确性和有效性奠定基础。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种充能站安全监测与故障预警方法，包括以下步骤：
[0007]利用非色散红外光谱法获取待测气体在参考波长和特征波长处的吸光度；
[0008]对吸光度进行光谱基线漂移修正处理，获得待测气体的修正后吸光度；
[0009]根据修正后吸光度计算待测气体的浓度值；
[0010]结合检测气室的温度值以及检测气路的压力值，对待测气体的浓度值进行补偿，得到补偿后的气体浓度；
[0011]将补偿后的气体浓度值与气体安全浓度阈值进行比较，在满足报警条件时进行报警。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种充能站安全监测与故障预警系统，包括：
[0013]吸光度采集模块，所述吸光度采集模块用于利用非色散红外光谱法获取待测气体
在参考波长和特征波长处的吸光度；
[0014]吸光度修正模块，所述吸光度修正模块用于对吸光度进行光谱基线漂移修正处理，获得待测气体的修正后吸光度；
[0015]浓度值计算模块，所述浓度值计算模块用于根据修正后吸光度计算待测气体的浓度值；
[0016]补偿浓度计算模块，所述补偿浓度计算模块用于结合检测气室的温度值以及检测气路的压力值，对待测气体的浓度值进行补偿，得到补偿后的气体浓度；
[0017]报警模块，所述报警模块用于将补偿后的气体浓度值与气体安全浓度阈值进行比较，在满足报警条件时进行报警。
[0018]第三方面，本专利技术提供一种充能站安全监测与故障预警装置，包括红外光源、非气体检测模块、处理器、报警器和用于为各元件提供直流电的电源；所述红外光源的出射光路上设置有双气室切换装置和探测器，所述双气室切换装置包括背景气室和检测气室，所述背景气室和检测气室均设置有进光口和出光口，且背景气室和检测气室均安装在步进电机的转轴上，二者能够在步进电机的带动下，使其进光口和出光口的连线位于红外光源的出射光路上；探测器用于采集由背景气室或检测气室出光口出射的光；
[0019]所述背景气室上设置有背景气体进口和背景气体出口；检测气室的气体进口通过电机连接进气口，气体出口连接排气管；
[0020]红外光源、探测器、非气体检测模块、报警器和电源均与处理器交互；探测器将采集到的背景气室或检测气室中气体的吸光度值反馈给处理器，非气体检测模块将采集的检测气室的温度值和检测气路的压力值反馈给处理器；处理器根据对反馈的吸光度值进行基线修正处理，并计算气体浓度值，同时根据浓度值计算补偿后的气体浓度值，并判断补偿后的气体浓度值是否满足报警条件，在满足报警条件时向报警器发送报警指令进行报警。
[0021]第四方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。
[0022]第五方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]在安全建设三站合一发展领域中，本专利技术提出一种充能站安全监测与故障预警方法及相关装置。本专利技术主要针对三站合一环境中可燃气体浓度进行监测，结合充电桩漏电流检测形成一套三站合一中有效的安全监测方法，可以弥补三站合一建设发展过程中安全监测的技术空缺，能为三站合一的充能站稳定运行提供技术支持。
[0025]进一步的，本专利技术装置使用双气室切换装置，一方面将背景扫描自动化，减少人工操作步骤，另一方面消除了不同光源和探测器的差异性和光源、探测器漂移的不一致性带来的误差。
[0026]进一步的，本专利技术装置通过四通道探测器排除干扰后分别监测甲烷气体浓度、其余烷烃气体浓度，成本低，检测精度高，可有效测量烷烃气体浓度，能有效实现故障预警的功能。
附图说明
[0027]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1为本专利技术方法的流程图。
[0029]图2为本专利技术系统的示意图。
[0030]图3为本专利技术装置的结构示意图。
[0031]图4为本专利技术的气体检测示意图。
[0032]图5为本专利技术的软件流程图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0034]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种充能站安全监测与故障预警方法，其特征在于，包括以下步骤：利用非色散红外光谱法获取待测气体在参考波长和特征波长处的吸光度；对吸光度进行光谱基线漂移修正处理，获得待测气体的修正后吸光度；根据修正后吸光度计算待测气体的浓度值；结合检测气室的温度值以及检测气路的压力值，对待测气体的浓度值进行补偿，得到补偿后的气体浓度；将补偿后的气体浓度值与气体安全浓度阈值进行比较，在满足报警条件时进行报警。2.根据权利要求1所述的充能站安全监测与故障预警方法，其特征在于，所述对吸光度进行光谱基线漂移修正处理，包括：正处理，包括：其中，Absorb1表示基线修正后甲烷的吸光度，Absorb2表示基线修正后其他烷烃气体的吸光度，lg()表示常用对数；Meas
nm
为测量气室中的背景气体或待测气体在参考波长或特征波长处的吸光度，Back
nm
为背景气室中的背景气体在参考波长或特征波长处的吸光度；其中，n为0或1；n为0时，表示投入运行之前测量的吸光度，在投入运行之前测量气室中为背景气体；n为1时，表示投入运行之后测量的吸光度，投入运行之后测量气室中为待测气体；m为1或2，m为1时表示参考波长，m为2时表示特征波长。3.根据权利要求2所述的充能站安全监测与故障预警方法，其特征在于，所述待测气体为甲烷和其他烷烃气体；在进行非色散红外光谱法获取吸光度时，甲烷对应的参考波长为3.0μm，特征波长为3.31μm；其他烷烃气体对应的参考波长4.0μm，特征波长为3.44μm。4.根据权利要求3所述的充能站安全监测与故障预警方法，其特征在于，所述根据修正后吸光度计算待测气体的浓度值，包括：后吸光度计算待测气体的浓度值，包括：式中，c1为甲烷的浓度值，c2为其他烷烃气体的浓度值，k
(
·
)
为吸收系数，b为气室长度，f
(T0)
是室温T0时的温度系数，f
(P0)
是标准气压P0时的压强系数。5.根据权利要求4所述的充能站安全监测与故障预警方法，其特征在于，所述结合检测气室的温度值以及检测气路的压力值，对待测气体的浓度值进行补偿，得到补偿后的气体浓度，包括：c
′
＝cT
x
P
x
/(T0P0) (5)式中，c为利用定量分析模型获得的气体浓度；c
′
为温度压力补偿后的气体浓度，T
x
为实时温度，P
x
为实时压强。6.根据权利要求4所述的充能站安全监测与故障预警方法，其特征在于，所述预警...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤晓君，王斌，张佳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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