碱水制氢控制系统和碱水制氢控制方法与流程

本技术涉及氢气制备，具体涉及一种碱水制氢控制系统和碱水制氢控制方法。

背景技术：

1、随着清洁能源的发展，电解制氢技术逐渐受到重视。目前电解水制氢技术中，碱性电解水制氢技术相对较为成熟。碱性电解水制氢过程中，需要对电解槽压力、碱液温度、氢分离器液位和氧分离器液位等参数进行调节，以保证碱性电解水制氢装置的稳定运行。

2、但是，现有的调节控制方法，采用一对一所谓i/o接线方式进行控制，需要人工分段参与控制，自动化集成度不高，无法进行整体生产过程控制及集中显示设备运行状态。

3、相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、本技术旨在解决上述至少一个技术问题，即，解决目前碱性电解水制氢装置的参数调节控制能力分散的问题。

2、第一方面，本技术提供一种碱水制氢控制系统，其特征在于，包括主服务器、交换机、至少一个数据采集设备以及至少一个指令执行设备，所述主服务器通过所述交换机分别与每个所述数据采集设备和每个指令执行设备连接，所述数据采集设备和所述指令执行设备相对应的部署在碱水制氢系统中的单体设备上，所述单体设备为碱水电解槽、氢分离器、氧分离器、碱液循环泵、直流电源、冷却系统中的至少一种；其中，所述数据采集设备用于采集对应单体设备的工作参数，并将所述工作参数通过交换机发送给所述主服务器；所述主服务器用于响应于用户输入的操作请求，对所述工作参数进行相应处理，输出对应的控制指令，并将所述控制指令通过所述交换机发送给对应的指令执行设备；所述指令执行设备响应于所述控制指令进行相应操作，以实现对应的单体设备的工作参数的调整。

3、在一些实施例中，所述操作请求为协同控制多个单体设备，所述主服务器用于基于预设算法模型对多个单体设备的工作参数进行相应处理，输出对应的协同控制指令，并将所述协同控制指令通过所述交换机发送给对应的多个指令执行设备；所述多个指令执行设备用于响应于所述协同控制指令进行相应操作，以实现多个单体设备的工作参数的协同调整。

4、在一些实施例中，所述预设算法模型为生产优化模型，所述主服务器用于将多个单体设备的工作参数输入到所述生产优化模型中，输出多个单体设备的目标工作参数，并根据所述目标工作参数生成对应的第一协同控制指令，将所述第一协同控制指令通过所述交换机发送给对应的多个指令执行设备；所述多个指令执行设备用于响应于所述第一协同控制指令进行相应操作，以实现多个单体设备的工作参数调整为对应的目标工作参数。

5、在一些实施例中，所述预设算法模型为故障预测模型，所述主服务器用于将多个单体设备的工作参数输入到所述故障预测模型中，预测出碱水制氢系统在目标时间段内发生故障时所对应的故障类型和故障原因，并根据所述故障类型和故障原因生成对应的第二协同控制指令，将所述第二协同控制指令通过所述交换机发送给对应的多个指令执行设备；所述多个指令执行设备用于响应于所述第二协同控制指令进行相应操作，以预防碱水制氢系统发生故障。

6、在一些实施例中，所述主服务器还用于，在预测出碱水制氢系统在目标时间段内发生故障时，输出对应的故障报警信息。

7、在一些实施例中，所述操作请求为独立控制单体设备，所述主服务器用于对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令，将所述第一独立控制指令发送给对应的指令执行设备；所述指令执行设备用于响应于所述第一独立控制指令进行相应操作，以实现对应的单体设备的工作参数的独立调整。

8、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在碱水电解槽上的温度传感器，所述指令执行设备包括直流电源的第一调节装置或者冷却系统出口端的第一调节阀；所述主服务器用于，在确定温度传感器所采集的碱水电解槽的工作温度高于预设温度上限值的情况下，输出用于调整所述第一调节装置以减小电流输入的控制指令，或者输出用于增加第一调节阀开度的控制指令；所述主服务器用于，在确定温度传感器所采集的碱水电解槽的工作温度低于预设温度下限值的情况下，输出用于调整所述第一调节装置以增加电流输入的控制指令，或者输出用于减小第一调节阀开度的控制指令。

9、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氢分离器或者氧分离器处的压力传感器，所述指令执行设备包括对应设置在氢分离器或者氧分离器上的进气口调节阀和出气口调节阀；所述主服务器用于，在确定压力传感器所采集的碱水电解槽的工作压力高于预设压力上限值的情况下，输出用于减小进气口调节阀开度或者增加出气口调节阀开度的控制指令；所述主服务器用于，在确定压力传感器所采集的碱水电解槽的工作压力低于预设压力下限值的情况下，输出用于增大进气口调节阀开度或者减小出气口调节阀开度的控制指令。

10、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在碱液循环泵上的第一流量传感器，所述指令执行设备包括碱液循环泵的第二调节装置；所述主服务器用于，在确定第一流量传感器所采集的碱液循环量高于第一预设流量上限值的情况下，输出用于调整第二调节装置以减小碱液循环泵的运行速度或驱动压力的控制指令；所述主服务器用于，在确定第一流量传感器所采集的碱液循环量低于第一预设流量下限值的情况下，输出用于调整第二调节装置以增大碱液循环泵运行速度或驱动压力的控制指令。

11、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氢分离器上的第二流量传感器，所述指令执行设备包括碱水电解槽的第三调节装置或氢气处理系统的第四调节装置；所述主服务器用于，在确定第二流量传感器所采集的氢气流量高于第二预设流量上限值的情况下，输出用于调整第三调节装置以减小碱水电解槽运行速度的控制指令，或者用于调整第四调节装置以增强氢气处理系统运行速度的控制指令；所述主服务器用于，在确定第二流量传感器所采集的氢气流量低于第二预设流量下限值的情况下，输出用于调整第三调节装置以增大碱水电解槽运行速度的控制指令，或者用于调整第四调节装置以减小氢气处理系统运行速度的控制指令。

12、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氧分离器上的第三流量传感器，所述指令执行设备包括碱水电解槽的第三调节装置或氧气处理系统的第五调节装置；所述主服务器用于，在确定第三流量传感器所采集的氧气流量高于第三预设流量上限值的情况下，输出用于调整第三调节装置以减小碱水电解槽运行速度的控制指令，或者用于调整第五调节装置以增强氧气处理系统运行速度的控制指令；所述主服务器用于，在确定第三流量传感器所采集的氧气流量低于第三预设流量下限值的情况下，输出用于调整第三调节装置以增大碱水电解槽运行速度的控制指令，或者用于调整第五调节装置以增强氧气处理系统运行速度的控制指令。

13、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氢分离器上的第一压差变送器，所述指令执行设备包括碱液循环泵氢侧的第二调节阀；所述主服务器用于，在确定第一压差变送器所采集的氢液位高于第一预设液位上限值的情况下，输出用于减小第二调节阀开度的控制指令；所述主服务器用于，在确定第一压差变送器所采集的氢液位低于第一预设液位下限值的情况下，输出用于增大第二调节阀开度的控制指令。

14、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氧分离器上的第二压差变送器，所述指令执行设备包括碱液循环泵氧侧的第三调节阀；所述主服务器用于，在确定第二压差变送器所采集的氧液位高于第二预设液位上限值的情况下，输出用于减小第三调节阀开度的控制指令；所述主服务器用于，在确定第二压差变送器所采集的氧液位低于第二预设液位下限值的情况下，输出用于增大第三调节阀开度的控制指令。

15、在一些实施例中，还包括与交换机连接的控制器，在所述操作请求为基于控制器实现单体设备独立控制的情况下；所述数据采集设备用于将采集的每个单体设备的工作参数通过所述交换机发送给所述控制器；所述控制器用于根据所述每个单体设备的工作参数生成对应的第二独立控制指令，并将所述第二独立控制指令通过交换机发送给所述指令执行设备；所述指令执行设备响应于所述第二独立控制指令进行相应操作，以实现对应单体设备的工作参数的独立调整。

16、在一些实施例中，还包括从服务器，所述从服务器分别与所述主服务器和交换机连接；所述从服务器用于在主服务器工作失效的情况下，变更为主服务器。

17、在一些实施例中，还包括与交换机连接的显示设备，所述显示设备用于通过所述交换机获取每个单体设备的工作参数，并可视化显示每个单体设备的工作参数。

18、在一些实施例中，还包括与交换机连接的安全审计设备，所述安全审计设备用于校验控制指令。

19、第二方面，本技术实施例提供一种碱水制氢控制方法，应用于第一方面任一项所述的碱水制氢控制系统中的主服务器，所述方法包括：获取数据采集设备通过交换机发送的单体设备的工作参数；响应于用户输入的操作请求，对所述工作参数进行相应处理，输出对应的控制指令；将所述控制指令通过所述交换机发送给对应的指令执行设备，以使所述指令执行设备响应于所述控制指令进行相应操作，以实现对应的单体设备的工作参数的调整。

20、在一些实施例中，所述操作请求为协同控制多个单体设备，所述响应于用户输入的操作请求，对所述工作参数进行相应处理，输出对应的控制指令；将所述控制指令通过所述交换机发送给对应的指令执行设备，以使所述指令执行设备响应于所述控制指令进行相应操作，以实现对应的单体设备的工作参数的调整，包括：基于预设算法模型对多个单体设备的工作参数进行相应处理，输出对应的协同控制指令；将所述协同控制指令通过所述交换机发送给对应的多个指令执行设备，以使所述多个指令执行设备响应于所述协同控制指令进行相应操作，以实现多个单体设备的工作参数的协同调整。

21、在一些实施例中，所述预设算法模型为生产优化模型，所述基于预设算法模型对多个单体设备的工作参数进行相应处理，输出对应的协同控制指令；将所述协同控制指令通过所述交换机发送给对应的多个指令执行设备，以使所述多个指令执行设备响应于所述协同控制指令进行相应操作，以实现多个单体设备的工作参数的协同调整，包括：将多个单体设备的工作参数输入到所述生产优化模型中，输出多个单体设备的目标工作参数，并根据所述目标工作参数生成对应的第一协同控制指令；

22、将所述第一协同控制指令通过所述交换机发送给对应的多个指令执行设备，以使所述多个指令执行设备用于响应于所述第一协同控制指令进行相应操作，以实现多个单体设备的工作参数调整为对应的目标工作参数。

23、在一些实施例中，所述预设算法模型为故障预测模型，所述基于预设算法模型对多个单体设备的工作参数进行相应处理，输出对应的协同控制指令；将所述协同控制指令通过所述交换机发送给对应的多个指令执行设备，以使所述多个指令执行设备响应于所述协同控制指令进行相应操作，以实现多个单体设备的工作参数的协同调整，包括：将多个单体设备的工作参数输入到所述故障预测模型中，预测出碱水制氢系统在目标时间段内发生故障时所对应的故障类型和故障原因，并根据所述故障类型和故障原因生成对应的第二协同控制指令；将所述第二协同控制指令通过所述交换机发送给对应的多个指令执行设备，以使所述多个指令执行设备响应于所述第二协同控制指令进行相应操作，以预防碱水制氢系统发生故障。

24、在一些实施例中，所述方法还包括：在预测出碱水制氢系统在目标时间段内发生故障时，输出对应的故障报警信息。

25、在一些实施例中，所述操作请求为独立控制单体设备，所述响应于用户输入的操作请求，对所述工作参数进行相应处理，输出对应的控制指令；将所述控制指令通过所述交换机发送给对应的指令执行设备，以使所述指令执行设备响应于所述控制指令进行相应操作，以实现对应的单体设备的工作参数的调整，包括：对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令；将所述第一独立控制指令发送给对应的指令执行设备，以使所述指令执行设备响应于所述第一独立控制指令进行相应操作，以实现对应的单体设备的工作参数的独立调整。

26、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在碱水电解槽上的温度传感器，所述指令执行设备包括直流电源的第一调节装置或者冷却系统出口端的第一调节阀；所述对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令，包括：在确定温度传感器所采集的碱水电解槽的工作温度高于预设温度上限值的情况下，输出用于调整所述第一调节装置以减小电流输入的控制指令，或者输出用于增加第一调节阀开度的控制指令；在确定温度传感器所采集的碱水电解槽的工作温度低于预设温度下限值的情况下，输出用于调整所述第一调节装置以增加电流输入的控制指令，或者输出用于减小第一调节阀开度的控制指令。

27、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氢分离器或者氧分离器处的压力传感器，所述指令执行设备包括对应设置在氢分离器或者氧分离器上的进气口调节阀和出气口调节阀；所述对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令，包括：在确定压力传感器所采集的碱水电解槽的工作压力高于预设压力上限值的情况下，输出用于减小进气口调节阀开度或者增加出气口调节阀开度的控制指令；在确定压力传感器所采集的碱水电解槽的工作压力低于预设压力下限值的情况下，输出用于增大进气口调节阀开度或者减小出气口调节阀开度的控制指令。

28、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在碱液循环泵上的第一流量传感器，所述指令执行设备包括碱液循环泵的第二调节装置；所述对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令，包括：在确定第一流量传感器所采集的碱液循环量高于第一预设流量上限值的情况下，输出用于调整第二调节装置以减小碱液循环泵的运行速度或驱动压力的控制指令；在确定第一流量传感器所采集的碱液循环量低于第一预设流量下限值的情况下，输出用于调整第二调节装置以增大碱液循环泵运行速度或驱动压力的控制指令。

29、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氢分离器上的第二流量传感器，所述指令执行设备包括碱水电解槽的第三调节装置或氢气处理系统的第四调节装置；所述对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令，包括：在确定第二流量传感器所采集的氢气流量高于第二预设流量上限值的情况下，输出用于调整第三调节装置以减小碱水电解槽运行速度的控制指令，或者用于调整第四调节装置以增强氢气处理系统运行速度的控制指令；在确定第二流量传感器所采集的氢气流量低于第二预设流量下限值的情况下，输出用于调整第三调节装置以增大碱水电解槽运行速度的控制指令，或者用于调整第四调节装置以减小氢气处理系统运行速度的控制指令。

30、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氧分离器上的第三流量传感器，所述指令执行设备包括碱水电解槽的第三调节装置或氧气处理系统的第五调节装置；所述对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令，包括：在确定第三流量传感器所采集的氧气流量高于第三预设流量上限值的情况下，输出用于调整第三调节装置以减小碱水电解槽运行速度的控制指令，或者用于调整第五调节装置以增强氧气处理系统运行速度的控制指令；在确定第三流量传感器所采集的氧气流量低于第三预设流量下限值的情况下，输出用于调整第三调节装置以增大碱水电解槽运行速度的控制指令，或者用于调整第五调节装置以增强氧气处理系统运行速度的控制指令。

31、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氢分离器上的第一压差变送器，所述指令执行设备包括碱液循环泵氢侧的第二调节阀；所述对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令，包括：在确定第一压差变送器所采集的氢液位高于第一预设液位上限值的情况下，输出用于减小第二调节阀开度的控制指令；在确定第一压差变送器所采集的氢液位低于第一预设液位下限值的情况下，输出用于增大第二调节阀开度的控制指令。

32、在一些实施例中，所述数据采集设备包括设置在氧分离器上的第二压差变送器，所述指令执行设备包括碱液循环泵氧侧的第三调节阀；所述对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令，包括：在确定第二压差变送器所采集的氧液位高于第二预设液位上限值的情况下，输出用于减小第三调节阀开度的控制指令；在确定第二压差变送器所采集的氧液位低于第二预设液位下限值的情况下，输出用于增大第三调节阀开度的控制指令。

33、第三方面，本技术实施例还提供一种碱水制氢控制方法，应用于第一方面任一项所述的碱水制氢控制系统，所述方法包括：所述数据采集设备采集对应单体设备的工作参数，并将所述工作参数通过交换机发送给所述主服务器；所述主服务器响应于用户输入的操作请求，对所述工作参数进行相应处理，输出对应的控制指令，并将所述控制指令通过所述交换机发送给对应的指令执行设备；所述指令执行设备响应于所述控制指令进行相应操作，以实现对应的单体设备的工作参数的调整。

34、在一些实施例中，所述操作请求为协同控制多个单体设备，所述主服务器基于预设算法模型对多个单体设备的工作参数进行相应处理，输出对应的协同控制指令，并将所述协同控制指令通过所述交换机发送给对应的多个指令执行设备；所述多个指令执行设备响应于所述协同控制指令进行相应操作，以实现多个单体设备的工作参数的协同调整。

35、在一些实施例中，所述操作请求为独立控制单体设备，所述主服务器对各单体设备的工作参数进行独立处理，生成各单体设备对应的第一独立控制指令，将所述第一独立控制指令发送给对应的指令执行设备；所述指令执行设备响应于所述第一独立控制指令进行相应操作，以实现对应的单体设备的工作参数的独立调整。

36、在一些实施例中，所述碱水制氢控制系统还包括与交换机连接的控制器，在所述操作请求为基于控制器实现单体设备独立控制的情况下，所述方法还包括：所述数据采集设备将采集的每个单体设备的工作参数通过所述交换机发送给所述控制器；所述控制器根据所述每个单体设备的工作参数生成对应的第二独立控制指令，并将所述第二独立控制指令通过交换机发送给所述指令执行设备；所述指令执行设备响应于所述第二独立控制指令进行相应操作，以实现对应的单体设备的工作参数的独立调整。

37、在一些实施例中，所述碱水制氢控制系统还包括从服务器，所述从服务器分别与所述主服务器和交换机连接；所述方法还包括：所述从服务器在主服务器工作失效的情况下，变更为主服务器。

38、在一些实施例中，所述碱水制氢控制系统还包括与交换机连接的显示设备，所述方法还包括：所述显示设备通过所述交换机获取每个单体设备的工作参数，并可视化显示每个单体设备的工作参数。

39、在一些实施例中，所述碱水制氢控制系统还包括与交换机连接的安全审计设备，所述方法还包括：所述安全审计设备校验控制指令。

40、本技术的碱水制氢控制系统和碱水制氢控制方法，包括主服务器、交换机、至少一个数据采集设备以及至少一个指令执行设备，所述主服务器通过所述交换机分别与每个所述数据采集设备和每个指令执行设备连接，所述数据采集设备和所述指令执行设备相对应的部署在碱水制氢系统中的单体设备上，所述单体设备为碱水电解槽、氢分离器、氧分离器、碱液循环泵、直流电源、冷却系统中的至少一种；其中，所述数据采集设备用于采集对应单体设备的工作参数，并将所述工作参数通过交换机发送给所述主服务器；所述主服务器用于响应于用户输入的操作请求，对所述工作参数进行相应处理，输出对应的控制指令，并将所述控制指令通过所述交换机发送给对应的指令执行设备；所述指令执行设备响应于所述控制指令进行相应操作，以实现对应单体设备的工作参数的调整；即本技术实施例通过将碱水制氢系统上各关键点参数的监控调节集中到主服务器上，实现了集中、精确的自动化控制。