一种加气站加气过程中车辆熄火状态的监测系统的制作方法

本发明涉及一种加气站加气过程中车辆熄火状态的监测系统，属于加气站安全。

背景技术：

1、近年来，随着国家新能源政策和能源结构调整政策的相继出台，液化天然气(lng)、压缩天然气(cng)作为一种新型的汽车用燃料，由于清洁、低价等优点，受到普遍欢迎，各地加气站也相继建成投入使用。

2、但是，不论lng、cng还是液化氢气，都具有高压、易燃易爆等特性，加上技术推广初期，相关标准规范尚不完善，个别环节相对薄弱，由此带来的安全隐患也日益被关注和重视。根据国内一项加气站事故统计报告，加气站主要事故位置包括储气系统、压缩系统、高压管道、车载气瓶、售气系统，而售气系统事故占比60％，相关安全问题突出，相关安全技术和管理亟待提高。

3、在售气系统事故中，车辆意外驶离造成的加气设备拉断或拉脱事故，较为频发。例如，2007年9月，某公司在加气母站司机未检查槽车加气管是否卸下，便发动车辆将加气机拉倒，加气软管被拉断；以及，海南某深南石油公司cng工厂，司机错拉了正在充气中槽车，拉断加气机软管，造成瞬间起火，导致装气槽车燃烧事故；还有，2010年11月，重庆的某个加气站内一辆公交车将正在作业加气机软管拉断，泄漏的高压气体将附近3辆公交车的玻璃大面积震碎。

4、目前，针对加气设备拉断或拉脱事故问题已做了大量研究，相关安全技术主要为在管道加装拉断阀，并且作为一种紧急脱离装置，已经被强制性要求使用。例如，在公开号cn206918350u记载了一种可重复使用的lng拉断阀，其技术方案采用磁体的结构来实现阀体拉断后的连接和重复使用；在公开号us20110214750名为“fluid conduit safetysystem”的专利记载了一种安全断开阀，其技术方案为在软管内部设置压缩弹簧，该弹簧通过向两端挡板阀施加推力(拉力)，只要软管完好无损弹簧杆就会推动阀门打开，软管出现纵向撕裂时弹簧会失去其压缩力对阀门推力变为拉力，从而立即将阀门关闭。

5、目前市场上的加气管拉断阀，主要存在以下不足：1)使用成本高昂；一次性拉断阀在市场上最常见，但无法重复使用成本很高；重复使用的拉断阀，回收利用成本与重新购买相当，而且再利用时的可靠性，受事故撞击和修复质量等影响。2)拉断阀是被动的紧急脱离装置，只能减少事故发生后损失，不能减少事故发生。3)拉断阀的隐患，由于拉断管道的应力和管道高压气体的能量释放，拉断阀拉断瞬间的动能很高，对现场人员构成危险，如果恰好击中也会造成伤亡。

6、针对加气设备拉断事故和现有技术的缺陷，本发明提出一种加气站加气过程中车辆熄火状态的监测系统，其加气枪集成振动传感装置，当加气枪与车辆加气口连接时，其通过监测加气枪传导的振动信号判断车辆是否熄火并做出相应处理，加气过程中只要车辆点火启动，就会自动触发执行系统工作，对在车辆实际行驶前对现场人员语音提醒，并非待事故发生再被动干预，从根本上避免人员疏忽所致拉断事故的发生。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种加气站加气过程中车辆熄火状态的监测系统，从而解决上述技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种加气站加气过程中车辆熄火状态的监测系统，包括集成振动传感单元的加气枪、数据采集传输子系统、数据处理控制子系统、执行子系统；

3、所述振动传感单元，包括封装外壳内的振动传感器、传感器线缆，所述封装外壳与加气枪外表面固定连接；所述加气枪设置在加气枪座上；

4、所述数据采集传输子系统，其独立于或集成于加气机主体内的嵌入式控制系统，其对包括加气的启停信息、加气枪振动信号、加气枪位置在内的加气机工况信息进行采集，并将采集信息传输到数据处理控制子系统；

5、所述执行子系统，包括警示器、加气机气源切断器；

6、所述加气枪与车辆加气口连接时，其通过监测加气枪传导的振动信号判断车辆是否熄火并做出相应处理；

7、所述熄火状态监测系统的具体工作过程如下：

8、步骤s1:向车辆加气前，加气枪离开枪座的离座信号，由数据采集传输子系统传输给数据处理控制子系统，所述监测系统开始振动监测，仅当未检测到发动机运行的振动信号且其余安全检查正常，数据处理控制子系统才发出控制信号允许加气过程的开始；

9、步骤s2:在向车辆加气过程中，如车辆点火启动，所述监测系统检测到发动机运行的振动信号，则同步触发警示器与气源切断器；车辆加气完成后，加气枪放回加气枪座前，如所述监测系统检测到发动机运行的振动信号，则触发执行子系统的警示器；警示器功能包括对加气枪与车辆连接状态的语音提醒；

10、步骤s3:加气枪回座的回座信号，由数据采集传输子系统传输给数据处理控制子系统，所述监测系统停止振动监测进入待机模式。

11、进一步的，所述封装外壳，由密封壳体和刚性连接件所构成；

12、所述密封壳体，其为平行设置多层复合结构的壳体，包括绝缘层、隔热层；

13、所述隔热层，其包括至少2层结构层、相邻结构层间的隔热芯层；隔热芯层为真空夹层、固体隔热材料夹层的一种；

14、所述刚性连接件，其用于与加气枪外表面连接固定；

15、所述执行子系统，包括警示器、气源切断器；所述警示器，为声光警报器、警示灯、可发光警示牌的一种或几种；

16、所述加气机气源切断器，为气源输送管路阀门或输送泵电源的电子开关；所述电子开关，其包含的电路通断控制结构为晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、电磁继电器的一种；

17、所述振动传感器，其为压电振动传感器、压阻振动传感器、电容式振动传感器、光纤振动传感器的一种。

18、进一步的，还包括网络通信；所述数据处理控制子系统集成到远程控制中心的计算机上；所述数据采集传输子系统和执行子系统，通过所述网络通信子系统，实现与远程控制中心的数据处理控制子系统之间的数据交换。

19、进一步的，定义fa为发动机怠速运转时的主轴振动的基频率信号，r为每分钟怠速转速，a为气缸数，β为冲程数，限定fa理论范围为10hz≤fa≤100hz；将时间域分割成为等宽度δt的连续时间窗口，定义特征信号fb，对任一窗口而言，fb为该窗口采集的信号中的具周期性的主振动信号，且fb频率在fa理论范围内，如监测系统识别到fb存在，就判断该窗口内车辆未熄火且处于怠速状态；

20、具体方法表述如下，首先对含n个元素的任一数据序列xi，定义运算为其无偏估计的自相关运算，

21、

22、其中，阶次k满足0三k≤n-1的整数，1次运算中将k值遍历一遍；对任一时间窗口都做如下的相同操作，

23、第一步，信号采样步骤；加气枪连接车辆加气口时，振动传感器实时采集加气枪传导的车辆振动信号；第二步，信号预处理步骤；在数据采集传输子系统，先用通过频段为f1到f2的带通滤波器滤波，滤除通过频段外的振动信号以减少运算量其，f1≤10hz，f2≥100hz；滤波后信号按采集时间先后进行排序形成n元原始数据序列ai，n＝f采×δt，序号i为满足1≤i≤n的整数，ai为第i个信号幅值；

24、第三步，数据处理控制子系统，进行信号处理分析步骤，包含1步或多步组合分析步骤，其由特征信号提取步骤、周期性检测步骤组成；

25、进一步的，组合分析步骤具体为：

26、首先，第1组合分析步骤，1)在特征信号提取步骤，对原始数据序列ai做1次运算，对不同的按k取值大小进行排序形成新的n元数据序列序号i越小对应k越小，采样间隙τ＝1/f采，由上述计算可获得一组模拟时域信号2)在周期性检测步骤，对模拟时域信号进行周期性检测，如识别到信号周期性，则判定在该窗口内车辆处于怠速状态，数据处理结束；如未确定信号周期性，进行下1组合分析步骤；

27、然后，第2组合分析步骤；对数据序列进行上1组合分析步骤的原始数据序列的相同操作，新的n元数据序列记为j为运算的已运行次数，此处j＝2；对模拟时域信号进行周期性检测算法，如识别到周期性振动信号，则判定在该窗口内车辆处于怠速状态，该窗口处理结束；如未确定振动信号的周期性，则以为新的原始数据序列，重复上一步组合分析步骤操作，j＝j+1；最后，当j取值达到预设的循环上限，判定该窗口振动信号与车辆发动与否无关，该窗口处理结束。

28、进一步的，对任一时间窗口的模拟时域信号，所述周期性检测步骤采用一种时域周期检测算法；定义pmax为窗口内的模拟时域信号的最高峰值，将所有高于0.7×pmax的峰纳入周期检测，计算各峰的时间间隔，如存在连续s个峰的时间间隔相同，则判定该窗口采集信号中包含周期性的特征信号fb；所述s为满足s≥5的整数；任一采样点信号，其幅值比其前后的1个采样点都大，则该采样点信号为1个峰。

29、本发明的有益效果是：本发明提出一种加气站加气过程中车辆熄火状态的监测系统，其加气枪集成振动传感装置，当加气枪与车辆加气口连接时，其通过监测加气枪传导的振动信号判断车辆是否熄火并做出相应处理，加气过程中只要车辆点火启动，就会自动触发执行系统工作，对在车辆实际行驶前对现场人员语音提醒，并非待事故发生再被动干预，从根本上避免人员疏忽所致拉断事故的发生。