一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法及系统，所述方法包括根据氢燃料客车舱确定传感器初选点的位置；根据历史泄漏场景数据库确定泄漏场景集；对传感器的报警限值进行分级，得到多级报警分级设定值；根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置进行数值模拟计算，得到气体扩散实时数据；基于所述报警分级设定值，结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据构建传感器多级报警的数学规划模型并对其进行求解，从而得到传感器优化布局位置。本发明专利技术通过对数学模型的求解得到优化后的传感器排布位置，在不同级别报警情况出现时，做出相应的措施，在有效规避风险的同时，节省财力物力。节省财力物力。节省财力物力。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法及系统


[0001]本专利技术涉及车辆安全监控
，特别是涉及一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法及系统。

技术介绍

[0002]氢能作为一种新型能源，以其高燃烧效率、燃烧产物洁净、易于低成本储存和输送以及用途多样化等突出优点得到了人们的关注。但是氢气一旦发生泄漏，极易引起爆炸。为保证氢气泄漏监控系统在氢气发生泄漏时通过氢气传感器获得有效、稳定的氢气浓度值，除提高传感器本身可靠性和测量精度外，更重要的是确定合理的氢气传感器布置。这对于保障人员生命财产安全及燃料电池汽车等氢相关的典型场景早期预警具有重要意义。
[0003]目前，氢燃料客车舱内的氢气泄漏传感器布局主要采用传统的经验式布局方式，没有考虑影响氢气浓度扩散的各种因素，容易造成因传感器位置排布不合理，从而导致不能对某些泄漏场景实时检测并发出警报。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法及系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法，包括：
[0007]基于计算机辅助设计软件，根据氢燃料客车舱确定传感器初选点的位置；
[0008]根据历史泄漏场景数据库确定泄漏场景集；所述泄漏场景集包括泄漏场景的场景数量和每个所述泄漏场景的发生概率；
[0009]对传感器的报警限值进行分级，得到多级报警分级设定值；/>[0010]根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置进行数值模拟计算，得到气体扩散实时数据；
[0011]基于所述报警分级设定值，结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据构建传感器多级报警的数学规划模型；
[0012]对所述数学规划模型进行求解，得到传感器优化布局位置。
[0013]优选地，所述基于计算机辅助设计软件，根据氢燃料客车舱确定传感器初选点的位置，包括：
[0014]获取氢燃料客车舱的初始模型；
[0015]将所述初始模型导入所述计算机辅助设计软件中，根据传感器安装在区域上半部分的原则将所述初始模型的上部划分出氢气传感器的可行布置空间；
[0016]将所述可行布置空间进行网格划分，得到多个网格交点；所述网格交点的位置为所述传感器初选点的位置。
[0017]优选地，所述计算机辅助设计软件为ANSYS计算机流体力学软件。
[0018]优选地，所述对传感器的报警限值进行分级，得到多级报警分级设定值，包括：
[0019]根据预设的氢气爆炸下限值的10％作为所述传感器的第一级的报警分级设定值；
[0020]根据预设的氢气爆炸下限值的25％作为所述传感器的第二级的报警分级设定值；
[0021]根据预设的氢气爆炸下限值的50％作为所述传感器的第三级的报警分级设定值。
[0022]优选地，所述根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置进行数值模拟计算，得到气体扩散实时数据，包括：
[0023]利用模拟软件，根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置构建燃料客车模型；
[0024]对所述燃料客车模型进行数值模拟计算，得到所述气体扩散实时数据；所述气体扩散实时数据包括各个传感器分别达到所述第一级的报警分级设定值、所述第二级的报警分级设定值和所述第三级的报警分级设定值所需的时间。
[0025]优选地，所述基于所述报警分级设定值，结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据构建传感器多级报警的数学规划模型，包括：
[0026]在所有的所述传感器初选点的位置中选出传感器备选点；
[0027]结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据建立所述数学规划模型；所述数学规划模型的公式为：
[0028][0029][0030][0031]其中，T1为所述传感器备选点检测到所有泄漏场景达到所述第一级的报警分级设定值的时间；T2为所述传感器备选点检测到所有泄漏场景达到所述第二级的报警分级设定值的时间；T3为所述传感器备选点检测到所有泄漏场景达到所述第三级的报警分级设定值的时间；M为所述泄漏场景的场景数量；Pi为第i个所述泄漏场景的发生概率；Q为所述传感器备选点的数量；t
1ij
为第i个场景下传感器初选点j检测到氢气泄漏浓度达到所述第一级的报警分级设定值的时间；t
2ij
为第i个场景下传感器初选点j检测到氢气泄漏浓度达到所述第二级的报警分级设定值的时间；t
3ij
为第i个场景下传感器初选点j检测到氢气泄漏浓度达到所述第三级的报警分级设定值的时间。
[0032]优选地，所述对所述数学规划模型进行求解，得到传感器优化布局位置，包括：
[0033]通过粒子群算法对所述数学规划模型求解，得到多个求解结果；
[0034]选择所述求解结果中的整数解作为最终的所述传感器优化布局位置。
[0035]一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局系统，包括：
[0036]初选点确定模块，用于基于计算机辅助设计软件，根据氢燃料客车舱确定传感器初选点的位置；
[0037]场景集构建模块，用于根据历史泄漏场景数据库确定泄漏场景集；所述泄漏场景集包括泄漏场景的场景数量和每个所述泄漏场景的发生概率；
[0038]传感器分级模块，用于对传感器的报警限值进行分级，得到多级报警分级设定值；
[0039]模拟模块，用于根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置进行数值模拟计算，得到气体扩散实时数据；
[0040]模型建立模块，用于基于所述报警分级设定值，结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据构建传感器多级报警的数学规划模型；
[0041]求解模块，用于对所述数学规划模型进行求解，得到传感器优化布局位置。
[0042]优选地，所述初选点确定模块具体包括：
[0043]初始模型获取单元，用于获取氢燃料客车舱的初始模型；
[0044]空间划分单元，用于将所述初始模型导入所述计算机辅助设计软件中，根据传感器安装在区域上半部分的原则将所述初始模型的上部划分出氢气传感器的可行布置空间；
[0045]网格划分单元，用于将所述可行布置空间进行网格划分，得到多个网格交点；所述网格交点的位置为所述传感器初选点的位置。
[0046]优选地，所述传感器分级模块具体包括：
[0047]第一分级单元，用于根据预设的氢气爆炸下限值的10％作为所述传感器的第一级的报警分级设定值；
[0048]第二分级单元，用于根据预设的氢气爆炸下限值的25％作为所述传感器的第二级的报警分级设定值；
[0049]第三分级单元，用于根据预设的氢气爆炸下限值的50％作为所述传感器的第三级的报警分级设定值。
[0050]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0051]本专利技术提供了一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法，其特征在于，包括：基于计算机辅助设计软件，根据氢燃料客车舱确定传感器初选点的位置；根据历史泄漏场景数据库确定泄漏场景集；所述泄漏场景集包括泄漏场景的场景数量和每个所述泄漏场景的发生概率；对传感器的报警限值进行分级，得到多级报警分级设定值；根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置进行数值模拟计算，得到气体扩散实时数据；基于所述报警分级设定值，结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据构建传感器多级报警的数学规划模型；对所述数学规划模型进行求解，得到传感器优化布局位置。2.根据权利要求1所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法，其特征在于，所述基于计算机辅助设计软件，根据氢燃料客车舱确定传感器初选点的位置，包括：获取氢燃料客车舱的初始模型；将所述初始模型导入所述计算机辅助设计软件中，根据传感器安装在区域上半部分的原则将所述初始模型的上部划分出氢气传感器的可行布置空间；将所述可行布置空间进行网格划分，得到多个网格交点；所述网格交点的位置为所述传感器初选点的位置。3.根据权利要求2所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法，其特征在于，所述计算机辅助设计软件为ANSYS计算机流体力学软件。4.根据权利要求1所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法，其特征在于，所述对传感器的报警限值进行分级，得到多级报警分级设定值，包括：根据预设的氢气爆炸下限值的10％作为所述传感器的第一级的报警分级设定值；根据预设的氢气爆炸下限值的25％作为所述传感器的第二级的报警分级设定值；根据预设的氢气爆炸下限值的50％作为所述传感器的第三级的报警分级设定值。5.根据权利要求4所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法，其特征在于，所述根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置进行数值模拟计算，得到气体扩散实时数据，包括：利用模拟软件，根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置构建燃料客车模型；对所述燃料客车模型进行数值模拟计算，得到所述气体扩散实时数据；所述气体扩散实时数据包括各个传感器分别达到所述第一级的报警分级设定值、所述第二级的报警分级设定值和所述第三级的报警分级设定值所需的时间。6.根据权利要求4所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法，其特征在于，所述基于所述报警分级设定值，结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据构建传感器多级报警的数学规划模型，包括：在所有的所述传感器初选点的位置中选出传感器备选点；结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据建立所述数学规划模型；所述数学规划模型的公式为：
其中，T1为所述传感器备选点检测到所有泄漏场景达到所述第一级的报警分级设定值的时间；T2为所述传感器备选点检测到所有泄漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：李跃娟，赵梓茗，苗扬，王成，张筱璐，李建威，侯旭蕾，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：