一种智能化野外气源舱制造技术

本发明专利技术涉及气源舱技术领域，且公开了一种智能化野外气源舱实现了在野外无人值守的情况下高效的持续的为高空气象探测装备提供高纯度氢气。系统通过智能化控制自动完成启停、补料、制氢、储氢、供氢、排废等流程。系统可靠性高，环境适应性强，无人值守，监测系统采用模块级监控单元实现对氢气的制、储、供系统运行状态进行监测，实时将系统运行状态及故障监测数据反馈给终端系统，用户可根据终端软件查阅系统工作状态并快速定位问题。整机硬件系统考虑了密闭设计、防爆设计、互锁设计、抗恶劣环境设计、机内实时监测设计、失效性设计等。软件考虑了冗错设计，数据稳定设计、标准化接口设计、人机交互设计等，使得智能化野外气源舱安全可靠。靠。靠。

【技术实现步骤摘要】
一种智能化野外气源舱


[0001]本专利技术涉及气源舱
，具体为一种智能化野外气源舱。

技术介绍

[0002]随着我国高空气象探测质量和技术水平的迅速发展，高空气象探测站的数量不断地增加，高空区域的气象探测网正逐步发展和形成。与此同时也面临着一些问题，高空气象探测站所需人力物力成本较高，尤其在山区、沙漠、岛屿等气候敏感地区，地偏人稀，交通不便，基础建设及配套设施不全，导致高空气象探测站网在这些地区的布局往往缺失严重。如果在这些地区筹资建站，需要花费大量人力和物力完成基础工程建设及配套设备，且需要技术人员在站点内定时作业。除此之外，作为高空气象探测的核心部分，制氢系统需要长期稳定高效的生产高纯度氢气，因此智能化野外制氢成为解决此问题的关键技术。
[0003]目前，常规高空气象探测站点的氢气是通过固定式水电解制氢系统(具体可参考气象行标QX/T 420
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2018)。在水电解制氢系统中完成水电解并进行氢氧分离，这种方式需要耗费人力且制氢技术目前尚未成熟，在制氢成本、效率以及系统能耗上存在一定问题，不适合野外作业。目前国内在制氢装置技术发展上已取得了一定的突破，制氢方法使用较多的是硼氢化钠水解制氢，制氢装置也从较为大型制氢系统转为便携式制氢系统。但是针对野外高空气象探测站的制氢需求，国内便携式制氢系统还存在以下不足：
[0004]1.无人值守、智能化高纯度制氢能力不足：因地理因素原因，野外高空气象探测站通常交通不便，人烟稀少且条件艰苦，制氢系统需要能够无人值守，自主判断氢气存储量，能够智能化生产、存储、供给高纯度氢气以及净化、排放生产废料。
[0005]2.大容量制氢储氢能力不足：按照站网观测要求，常规情况下每天需要放2个气球，特殊情况下，需要放3个气球，为确保出现该情况时系统能够立即响应放球任务，要求氢气罐储存量可满足3个气球的氢气需求，制氢原料储存量需要满足整月最大氢气需求。
[0006]3.安全性、可靠性设计不足：氢气属于不稳定气体，存在一定泄露和燃爆风险，为保证设备在使用过程中的安全性，系统内安装有气体浓度传感器、水位传感器、烟雾传感器等，并配备视频监控、安防监控等系统，当系统出现安全隐患外在危险时，系统自动中断工作并立即上报中心站，系统具备一定防漏防爆能力。
[0007]因此，如何在野外环境下安全、可靠、长期、无人值守的制氢变得尤为重要，本专利技术提供一种智能化野外气源舱可以解决上述问题。

技术实现思路

[0008](一)解决的技术问题
[0009]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种智能化野外气源舱，具备实现了在野外无人值守的情况下高效的持续的为高空气象探测装备提供高纯度氢气。系统通过智能化控制自动完成启停、补料、制氢、储氢、供氢、排废等流程。系统可靠性高，环境适应性强，无人值守，监测系统采用模块级监控单元实现对氢气的制、储、供系统运行状态进行监测，实时
将系统运行状态及故障监测数据反馈给终端系统，用户可根据终端软件查阅系统工作状态并快速定位问题。整机硬件系统考虑了密闭设计、防爆设计、互锁设计、抗恶劣环境设计、机内实时监测设计、失效性设计等。软件考虑了冗错设计，数据稳定设计、标准化接口设计、人机交互设计等，使得智能化野外气源舱安全可靠的优点，解决了野外高空气象探测站长期以来制氢难、维护难、成本高、污染重，野外大容量制氢储氢，安全性、可靠性设计不足的问题。
[0010](二)技术方案
[0011]为实现上述野外无人值守的情况下高效的持续的为高空气象探测装备提供高纯度氢气。通过智能化控制自动完成启停、补料、制氢、储氢、供氢、排废等流程。系统可靠性高，环境适应性强，无人值守，监测系统采用模块级监控单元实现对氢气的制、储、供系统运行状态进行监测，实时将系统运行状态及故障监测数据反馈给终端系统，用户可根据终端软件查阅系统工作状态并快速定位问题。整机硬件系统考虑了密闭设计、防爆设计、互锁设计、抗恶劣环境设计、机内实时监测设计、失效性设计等。软件考虑了冗错设计，数据稳定设计、标准化接口设计、人机交互设计等，使得智能化野外气源舱安全可靠的目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]进一步的，控制系统、原料储存系统、制氢系统、储氢系统、供气系统、安全监控系统、辅助系统与供配电系统；
[0013]所述原料储存系统包括：水箱、制氢剂仓、催化剂仓、定量存料箱、制氢剂溶液罐，催化剂溶液罐，所述制氢剂仓，用于对制氢剂的储存，所述催化剂仓，用于对催化剂的储存；所述定量存料箱，用于对当天所需制氢需要的原料进行定量预备；所述制氢剂溶液罐，催化剂溶液罐分别用于当水箱提供水后，通过定量存料箱投料的所需原料分别进行混合处理；
[0014]所述制氢系统包括：反应子系统与散热子系统；所述反应子系统包括：反应罐、废液罐与溶液泵，所述反应罐，用于当制氢剂溶液罐与催化剂溶液罐内部的混合料混合完成后，通过反应罐进行混合作为制氢的第一步处理，因反应罐设置为管式反应罐，混合后产生的气泡在输送过程中收到管壁的剪切应力，可将泡膜破裂，达到消泡的目的；所述废液罐，用于当反应罐混合的原料，由于反应罐内两个物料接触后迅速发生产氢反应，生产大量气液混合，气液混合物进入到废液罐内气液分离，液体储存在废液罐内；所述溶液泵用于起到输送作用。
[0015]进一步的，所述散热子系统包括散热器、集水罐、防爆风机与废水罐，所述散热器，当气液混合物进入到废液罐内后，散热器将气液混合物中的气体输送出；所述集水罐，用于储存散热器输送出的气体，将气体内部的水蒸气汇集储存，将分离出的气体输送出，所述废水罐用于将废液罐内储存的废水与制氢剂溶液罐、催化剂溶液罐与集水罐内产出的废水排出，且废水罐设置有两组；
[0016]干燥箱，用于将集水罐输送出的气体进行干燥处理，使得气体处于一个干燥状态；
[0017]出氢器，可将储氢罐内储存的氢气输送出。
[0018]进一步的，所述储氢系统包括：增压箱与储氢罐，所述增压箱，用于将干燥箱内干燥气体进行增压处理使其转换为氢气；所述储氢罐，用于将增压箱内转换的氢气储存；且设置有两组储氢罐。
[0019]进一步的，所述供气系统包括：供气管，所述供气管均与储氢罐连接；
[0020]压力传感器，设置在供气管上，用于对供气管内的压力进行监测，同时实时上报压力参数。
[0021]进一步的，所述供电系统由外部市电～220V供电，系统中不同的设备分别采用～220V、～380V、DC24V供电为整体运作时需要的设备供电。
[0022]进一步的，所述安全监测系统包括：氢气浓度传感器、管路压力传感器、温度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、水浸传感器、监视摄像头与声光报警器，均用于对气源舱内的环境进行监测。
[0023]一种智能化野外气源舱，包括以下步骤：
[0024]S1、控制系统根据储氢罐内氢气余量判断，自动控制进水泵定量抽取水箱中的水分别进入两个溶液罐中，然后送料机分别从制氢剂仓、催化剂仓取出制剂输送至定量存料箱内，随后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能化野外气源舱，其特征在于，包括：控制系统、原料储存系统、制氢系统、储氢系统、供气系统、安全监控系统、辅助系统与供配电系统；所述原料储存系统包括：水箱、制氢剂仓、催化剂仓、定量存料箱、制氢剂溶液罐，催化剂溶液罐，所述制氢剂仓，用于对制氢剂的储存，所述催化剂仓，用于对催化剂的储存；所述定量存料箱，用于对当天所需制氢需要的原料进行定量预备；所述制氢剂溶液罐，催化剂溶液罐分别用于当水箱提供水后，通过定量存料箱投料的所需原料分别进行混合处理；所述制氢系统包括：反应子系统与散热子系统；所述反应子系统包括：反应罐、废液罐与溶液泵，所述反应罐，用于当制氢剂溶液罐与催化剂溶液罐内部的混合料混合完成后，通过反应罐进行混合作为制氢的第一步处理，因反应罐设置为管式反应罐，混合后产生的气泡在输送过程中收到管壁的剪切应力，可将泡膜破裂，达到消泡的目的；所述废液罐，用于当反应罐混合的原料，由于反应罐内两个物料接触后迅速发生产氢反应，生产大量气液混合，气液混合物进入到废液罐内气液分离，液体储存在废液罐内；所述溶液泵用于起到输送作用。2.根据权利要求1所述的一种智能化野外气源舱，其特征在于：所述散热子系统包括散热器、集水罐、防爆风机与废水罐，所述散热器，当气液混合物进入到废液罐内后，散热器将气液混合物中的气体输送出；所述集水罐，用于储存散热器输送出的气体，将气体内部的水蒸气汇集储存，将分离出的气体输送出，所述废水罐用于将废液罐内储存的废水与制氢剂溶液罐、催化剂溶液罐与集水罐内产出的废水排出，且废水罐设置有两组；干燥箱，用于将集水罐输送出的气体进行干燥处理，使得气体处于一个干燥状态；出氢器，可将储氢罐内储存的氢气输送出。3.根据权利要求2所述的一种智能化野外气源舱，其特征在于：所述储氢系统包括：增压箱与储氢罐，所述增压箱，用于将干燥箱内干燥气体进行增压处理使其转换为氢气；所述储氢罐，用于将增压箱内转换的氢气储存；且设置有两组储氢罐。4.根据权利要求3所述的一种智能化野外气源舱，其特征在于：所述供气系统包括：供气管，所述供气管均与储氢罐连接；压力传感器，设置在供气管上，用于对供气管内的压力进行监测，同时实时上报压力参数。5.根据权利要求1所述的一种智能化野外气源舱，其特征在于：所述供电系统由外部市电~220V供电，系统中不同的设备分别采用~220V、~380V、DC24V供电为整体运作时需要的设备供电。6.根据权利要求1所述的一种智能化野外气源舱，其特征在于：所述安全监测系统包括：氢气浓度传感器、管路压力传感器、温度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、水浸传感器、监视摄像头与声光报警器，均用于对气源舱内的环境进行监测。一种智能化野外气源舱，其特征在于：包括以下步骤：S1、控制系统根据储氢罐内氢气余量判断，自动控制进水泵定量抽取水箱中的水分别进入两个溶液罐中，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈吉冬，
申请(专利权)人：南京扬辰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：