[发明专利]一种混氢系统氢气泄漏监测及响应系统

权利要求书

1.一种混氢系统氢气泄漏监测及响应系统，其特征在于：包括微流控介电泳系统(14)、基于还原的氧化石墨烯传感器系统(20)、XR-2206函数发生器系统(23)、8051微处理器(24)、光耦合器系统(25)。

2.根据权利要求1所述的微流控介电泳系统(14)，其特征在于：包括液罐A(140)、液罐B(141)、氧化石墨烯混合液(142)、阀门(143)、输送管道(144)、泵(145)、桌柜(146)、氧化石墨烯薄片(147)、电极A(148)、电极B(149)、电极固定座(150)、电线A(151)、电线B(152)、功率分析仪(153)、NaBH₄溶液(154)；

所述氧化石墨烯混合液(142)浓度为5g/mL，所述NaBH₄溶液(154)浓度为10mM/L。

3.根据权利要求1所述的基于还原的氧化石墨烯传感器系统(20)，其特征在于：包括传感器装置(201)、微型气体泵(202)、入口软管(203)、出口软管(204)、第1细钢丝绳(205)、第2细钢丝绳(206)、第3细钢丝绳(207)、第4细钢丝绳(208)、第5细钢丝绳(209)、第6细钢丝绳(210)、第7细钢丝绳(211)、第8细钢丝绳(212)、8个小型排气口(213)；

所述传感器装置(201)由第1细钢丝绳(205)、第2细钢丝绳(206)、第3细钢丝绳(207)、第4细钢丝绳(208)所固定，所述微型气体泵(202)由第5细钢丝绳(209)、第6细钢丝绳(210)、第7细钢丝绳(211)、第8细钢丝绳(212)所固定，所述出口软管(204)连接微型气体泵(202)和传感器装置(201)，所述8个小型排气口(213)位于传感器装置(201)上部。

4.根据权利要求1所述的XR-2206函数发生器系统(23)，其特征在于：包括XR-2206函数发生器(230)、VCC₁(231)、VCC₂(232)、VCC₃(233)、AGND₁(234)、AGND₂(235)、GND₁(236)、GND₂(237)、GND₃(238)、GND₄(239)、电容A(240)、固定电容(241)、电容B(242)、传感器接入电阻R₁(243)、电阻R₂(244)、电阻R₃(245)、电阻R₄(246)、电阻R₅(247)、波形整形器(248)；

所述VCC₁(231)供电电压为12V，所述VCC₂(232)、VCC₃(233)供电电压为5V，所述电容A(240)、电容B(242)电容为1uF，所述固定电容(241)电容为100nF，所述电阻R₂(244)、电阻R₃(245)、电阻R₄(246)、电阻R₅(247)电阻为8.2K、10K、100K、3.3K。

5.根据权利要求1所述的光耦合器系统(25)，其特征在于：包括光耦合器(250)、跳线(251)、测试输入端(252)；

所述跳线(251)、测试输入端(252)，可模拟传感器接入电阻R₁(243)输入频率信号验证8051微处理器(24)处理信息准确性。

6.根据权利要求3所述的传感器装置(201)，其特征在于：包括基于还原的氧化石墨烯传感器(901)、不锈钢网(902)、Macor陶瓷外壳(903)、电源连接线(904)、信号输出线(905)；

所述基于还原的氧化石墨烯传感器(901)放置在Macor陶瓷外壳(903)内，所述不锈钢网(902)布置在Macor陶瓷外壳(903)入口处，所述信号输出线(905)与XR-2206函数发生器系统(23)连接。

7.一种混氢系统氢气泄漏监测及响应系统，包括以下步骤：

S1：传感器接入电阻R₁(243)与固定电容(241)作为RC振荡器，振荡频率取决于传感器接入电阻R₁(243)、电阻R₂(244)与固定电容(241)的值，振荡的频率由方程f＝2C(R₁+R₂)计算，电阻R₂(244)与固定电容(241)的值已确定，固振荡频率将仅取决于传感器接入电阻R₁(243)，为限制基于还原的氧化石墨烯传感器系统(20)的低激励电压，布置合适的具有电阻R₄(246)、电阻R₅(247)电位分压器，传感器接入电阻R₁(243)引起振荡频率变化，XR-2206函数发生器(230)输出方波信号至波形整形器(248)，再由波形整形器(248)输出正弦波；

S2：由波形整形器(248)输出正弦波经过光耦合器系统(25)，经过转换，放大输入信；

S3：利用编码键盘(27)通过RS232连接线(26)与8051微处理器(24)连接，利用C语言对8051微处理器(24)进行编程，将输入信号转化为氢气浓度；

S4：8051微处理器(24)输出氢气浓度至信息收集与处理终端(29)、声光报警器(28)，信息收集与处理终端(29)进行氢气浓度数据收集，声光报警器(28)接受传入氢气浓度，判定是否大于声光报警器(28)预设阀值25％LEL(氢气爆炸下限)，若大于则进行声光报警；

S5：PLC控制系统(13)接受来自声光报警器(28)声光报警信号，利用调节控制装置A(15)、调节控制装置B(16)停止天然气管道(30)、氢气管道(31)内的气体输送。