消防安全系统及带有该消防安全系统的氢能源发电装置的制作方法

1.本实用新型涉及氢能源发电装置的技术领域，尤其是涉及一种消防安全系统及带有该消防安全系统的氢能源发电装置。


背景技术：

2.氢能源发电装置为一种新型应急发电设备，其以发电过程能量转化效率较高、产生噪音较少、无环境污染物产生而广受人们喜爱，广泛应用于汽车、飞机、列车等交通工具、移动电站以及固定电站等电能的应急供给。
3.现有的氢能源发电装置一般包括氢燃料电池发电系统、电压变换系统、储能系统、承载箱体和箱体通风系统。其中，氢燃料电池发电系统通过消耗氢燃料产生电能，储能系统能够对氢燃料电池发电系统产生的电能进行存储，电压变换系统对氢燃料电池发电系统产生的电能和氢能源发电车的供电电路提供的电压进行变换以使电能能够被氢能源发电装置、用电设备利用或被储能系统存储，氢燃料电池发电系统、电压变换系统、储能系统均设置于承载箱体内，箱体通风系统一般通过通风即使承载箱体与大气环境之间气体交互以带走承载箱体内的热量，维持承载箱体内工作环境温度以避免承载箱体内工作环境温度过高。
4.氢能源发电装置的氢燃料可能泄漏逸散至承载箱体内，氢燃料为承载箱体内提供了支持燃烧的可燃物环境，此时若承载箱体内氢燃料电池发电系统、电压变换系统、储能系统等电气结构可能由于线路故障等原因产生电火花，一旦氢燃料与电火花相遇则会点燃氢燃料发生火情，在承载箱体内氢燃料达到一定浓度时还有可能导致爆炸。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的一是提供一种适用于氢能源发电车的消防管理系统，其能够降低氢能源发电装置的承载箱体内发生火情的可能。
6.本实用新型的上述实用新型目的一是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种适用于氢能源发电车的消防安全系统，其特征在于，包括：
8.火情探测子系统，包括一个或多个火灾探测器，一个或多个火灾探测器连接与消防管理子系统；所述火灾探测器包括可燃气体探测器，所述可燃气体探测器用于检测所述氢能源发电装置的承载箱体的可燃物浓度环境；
9.通风控制子系统，用于控制所述氢能源发电装置的箱体通风系统；
10.消防管理子系统，与所述火情探测子系统、通风控制子系统连接；
11.在所述承载箱体内可燃物浓度环境支持火情发生时，所述消防管理子系统控制所述通风控制子系统，以控制所述箱体通风系统启动。
12.通过采用上述技术方案，火情探测子系统中火灾探测器的可燃气体探测器能够检测承载箱体内可燃物浓度环境，判断承载箱体内可燃物浓度环境是否达到支持火情发生的条件，若承载箱体内可燃物浓度环境达到支持火情发生的条件，则消防管理子系统通过通
风控制子系统开启箱体通风系统，以使承载箱体内可燃物浓度环境的可燃物浓度降低，彼时即使承载箱体内的电气结构产生电火花，一方面浓度较低的可燃物本身与电火花相遇的概率就已然变小，另一方面较低浓度的可燃物即使与电火花相遇，也无法或不易被点燃，从而降低了承载箱体发生火情的可能，也降低了泄漏的氢燃料被点燃发生爆炸的可能。
13.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为，所述消防安全系统还包括：
14.火情处理子系统，用于对承载箱体内存在的火情进行处理；
15.开关控制子系统，用于控制氢能源发电车的总进线开关和总出线开关的启闭；
16.在所述承载箱体内存在火情时，所述消防管理子系统控制所述通风控制子系统以控制所述箱体通风系统关闭、控制所述火情处理子系统启动、控制所述开关控制子系统以控制所述总进线开关和总出线开关关闭。
17.通过采用上述技术方案，火情探测子系统能够检测氢能源发电车的车厢内是否存在火情，在火情探测子系统探测到测车厢内存在火情时，消防管理子系统通过通风控制子系统控制车厢通风系统关闭，抑制氢能源发电车车厢内气体流动，降低氢燃料扩散至火情处或大气环境中的氧气流动至火情处助长火情的可能，以抑制火情蔓延，降低氢燃料被点燃发生爆炸的可能；火情处理子系统对车厢内抑制后的火情进行处理，处理速度较高；开关控制子系统能够关闭氢能源发电车的总进线开关和总出现开关，使氢能源发电车断电，降低电气结构重复产生电火花助长火情或使熄灭的火情复燃的可能。
18.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述火灾探测器还包括感烟探测器、感温探测器或感火焰探测器中的一种或多种。
19.通过采用上述技术方案，采用火灾探测器能够对车厢内是否存在火情进行探测，对于火灾探测器来说，感烟探测器能够探测车厢内是否存在烟雾，感温探测器能够检测车厢内的温度，感火焰探测器能够检测车厢内是否存在火焰，配合可燃气体探测器能够检测车厢内泄漏的氢燃料的浓度，多种探测器能够全方位对车厢内是否存在火情以及是否存在助长、维持火情的氢燃料进行探测，从而保障车厢内发生火情时火情探测子系统能够快速作出反应。
20.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述火情处理子系统包括一种或多种灭火装置。
21.通过采用上述技术方案，根据实际应用需要选择火情处理子系统中灭火装置的种类，较为灵活；应用多种灭火装置有利于提高火情处理子系统的灭火效率和灭火工作的可靠性。
22.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述消防管理子系统上具有手动控制键，手动控制键用于控制消防管理子系统，以控制火情处理子系统、通风控制子系统、开关控制子系统。
23.通过采用上述技术方案，操作人员能够通过手动控制键控制消防管理子系统，以控制火情处理子系统、通风控制子系统、开关控制子系统，从而对车厢内的火情进行处理，人为控制火情处理的过程更为灵活方便，方便了操作人员先于火灾探测器发现车厢内火情主动对火情进行处理，进一步提高对火情处理的速度。
24.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：通风控制子系统包括排风扇控制器、空调控制器和百叶窗控制器，所述排风扇控制器用于控制所述箱体通风系统的排风扇
启闭，所述空调控制器用于控制所述箱体通风系统的空调启动，所述百叶窗控制器用于控制所述箱体通风系统的百叶窗启动。
25.通过采用上述技术方案，排风扇控制器、空调控制器、百叶窗控制器能够分别控制箱体通风系统的排风扇、空调、百叶窗启闭，从而实现了通风控制子系统对箱体通风系统的控制。
26.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述开关控制子系统包括总进线开关断路器和总出线开关断路器。
27.通过采用上述技术方案，总进线开关断路器和总出线开关断路器能够分别控制总进线开关和总出线开关的启闭，从而实现了开关控制子系统对总进线开关和总出线开关的控制。
28.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为，所述消防安全系统还包括：发电控制子系统，与消防管理子系统连接，用于控制所述氢能源发电装置的氢燃料电池发电系统的启闭。
29.通过采用上述技术方案，消防管理子系统通过发电系统控制器能够控制氢燃料电池发电系统的启闭。
30.本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述消防安全系统还包括：储能系统控制器，与消防管理子系统连接，用于控制所述氢能源发电装置的储能系统的启闭。
31.通过采用上述技术方案，消防管理子系统通过储能系统控制器能够控制储能系统的启闭。
32.本实用新型的目的二是提供一种带有消防安全系统的氢能源发电装置，其能够降低氢能源发电装置的承载箱体内发生火情的可能。
33.本实用新型的上述实用新型目的二是通过以下技术方案得以实现的：
34.一种带有消防安全系统的氢能源发电车，其包括上述消防安全系统。
35.通过采用上述技术方案，在氢能源发电装置的承载箱体内存在发生火情的可燃气体浓度环境时，该消防安全系统能够打开承载箱体的承载箱体通风系统，降低承载箱体内可燃气体浓度环境的可燃气体浓度，彼时即使承载箱体内的电气结构产生电火花，一方面浓度较低的可燃物本身与电火花相遇的概率就已然变小，另一方面较低浓度的可燃物即使与电火花相遇，也无法或不易被点燃，从而降低了承载箱体发生火情的可能，也降低了泄漏的氢燃料被点燃发生爆炸的可能。
36.综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：
37.1.提供了一种适用于氢能源发电装置的消防安全系统和带有消防安全系统的氢能源发电车，在火情探测子系统探测到氢能源发电装置的承载箱体内存在可燃气浓度环境时，消防安全系统启动箱体通风系统对承载箱体进行通风，降低承载箱体内可燃物浓度，从而降低承载箱体内发生火情的可能；
38.2.采用多种火灾探测器、根据需要构建火情探测子系统，使火情探测子系统对火情的探测更为全面，从而提高了火情探测子系统探测到火情的速度。
附图说明
39.图1是本实用新型一个示例的系统结构示意图。
40.图中，1、火情探测子系统；2、火情处理子系统；3、消防管理子系统；4、通风控制子系统；5、开关控制子系统；6、发电系统控制器；7、储能系统控制器。
具体实施方式
41.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
42.参照图1，一种适用于氢能源发电装置的消防安全系统，该消防安全系统能够探测氢能源发电装置的承载箱体内是否存在发生火情的危险、是否发生火情，并在氢能源发电装置的承载箱体内存在发生火情的危险以及在发生火情时抑制火情蔓延并对火情进行处理。
43.氢能源发电装置中较为典型的一种为氢能源发电车，下面以适用于氢能源发电车的消防安全系统为例对该消防安全系统进行说明。
44.氢能源发电车为一种新型应急发电车，其以发电过程中能量转化效率较高、产生噪音较少、无环境污染物产生而广受人们喜爱，可广泛应用于重大政治活动、医院、工程抢险等场所。
45.现有的氢能源发电车一般包括氢燃料电池发电系统、电压变换系统、储能系统、底盘车和车厢。其中，氢燃料电池发电系统通过消耗氢燃料产生电能，储能系统能够对氢燃料电池发电系统产生的电能进行存储，电压变换系统对氢燃料电池发电系统产生的电能和氢能源发电车的供电电路提供的电压进行变换以使电能能够被氢能源发电车、用电设备利用或被储能系统存储，底盘车使氢能源发电车能够移动，具体来说，上述氢燃料电池发电系统、电压变换系统、储能系统均设置于车厢内，车厢设置于底盘车上，通过底盘车移动实现车厢的移动从而实现整个氢能源发电车的移动。
46.由于氢燃料电池发电系统发电过程为氢燃料的燃烧过程，氢燃料的燃烧过程会释放出较多的热量，电压变换系统、储能系统、底盘车等电气结构工作过程中也会散发热量，为了保持车厢内正常的工作环境温度，避免车厢内环境温度过高影响氢能源发电车正常工作，在氢能源发电车的车厢上一般还设置有供车厢内气体环境与大气环境进行气体交换并维持车厢内工作环境温度的车厢通风系统。
47.在一个示例中，车厢通风系统包括连通设置于车厢侧壁的排风扇、百叶窗以及设置于车厢内的空调，排风扇、百叶窗和空调均为电控装置，通过排风扇和百叶窗的配合能够实现车厢内气体环境和大气环境的气体交互，以使车厢内气流流动带走车厢内热量，空调能够降低车厢内工作环境温度，进一步维持车厢内较为正常的工作温度。
48.上述氢燃料发电车的结构是为了对上述消防安全系统进行说明进行的举例说明，氢能源发电车为现有技术中的成熟技术，其表现形式并非受上述描述限定，应理解上述消防安全系统能够适用于任意氢燃料发电车。
49.该消防安全系统包括火情探测子系统1、火情处理子系统2、消防管理子系统3。其中，火情探测子系统1用于探测氢能源发电车的车厢内是否存在火情，火情处理子系统2用于对车厢内存在的火情进行处理，消防管理子系统3根据火情探测子系统1的探测结果控制火情处理子系统2动作以及氢能源发电车动作，以抑制车厢内火情的蔓延、对车厢内火情进行处理。
50.火情探测子系统1包括一个或多个火灾探测器，火灾探测器设置于车厢内以探测
车厢内是否存在火情。火灾探测器即用于探测、发现火灾的设备，其根据发生火灾前后环境参数的变化来确定是否发生火灾。火灾探测器可以设置为现有技术中的感烟探测器、感温探测器、感火焰探测器或可燃气体探测器等，应指出，火灾探测器只要能够应用于火情探测子系统1并且能够探测火情即可，现有技术中的火灾探测器诸多，无法穷举。
51.实际实用时，为了全面、快速的探测火情，火情探测子系统1一般采用多种、多个火灾探测器结合使用的方式对车厢内火情进行探测，且火灾探测器一般设置于对应该火灾探测器应用原理的位置对火情进行探测，如感烟探测器通过感应是否存在烟雾来判断是否存在火情，故其一般设置于烟雾容易弥散至的位置如车厢内顶部；感温探测器通过感应车厢内环境温度是否存在发生火情的风险来判断是否存在火情，故其一般设置于容易发生火情的部分旁如车厢内电气结构旁；感火焰探测器即火焰探测器，其通过检测车厢内是否存在火情发生时产生的可见的或大气中没有的不可见的光辐射来判断是否发生火情，其一般也设置于容易发生火情的部分旁如车厢内电气结构旁；可燃气体探测器通过检测车厢内可燃气体的浓度来判断车厢内是否存在足够多支持火情发生的可燃气体，可燃气体一般为泄漏后车厢内弥散的氢燃料。
52.火情探测子系统1还响应于车厢内存在火情输出报警信号，即火情探测子系统1除包括火灾探测器外，还进一步包括报警装置，报警装置输出报警信号，报警装置可以为警示灯、蜂鸣器、发光二极管等能够通过声音或光亮提示氢燃料发电车的操作人员车厢内发生火情的现有设备，当然，在实际使用时，火情探测子系统1还可以包括连接于火灾探测器和报警装置之间的探测控制器，根据使用需要在探测控制器内植入现有功能程序，使探测控制器根据火灾探测器的探测结果控制报警装置输出上述报警信号。
53.火情处理子系统2即对车厢内火情进行处理的消防系统，其可以设置为现有技术中任意消防系统，包括但不限于自动喷水灭火系统、消防给水系统、气体灭火系统、消火栓系统、灭火器，仅需设置于车厢且能够对车厢内的火情进行处理即扑灭动作即可。当然，实际设置火情处理子系统2时还需要考虑灭火原理不会损坏氢燃料发电车本身的结构，如采用喷水灭火可能会破坏车厢内的电气结构，采用干粉灭火器可能导致车厢灭火后需要清理、不便快速修复重新投入使用，故在示例中火情处理子系统2优选为气体灭火系统。
54.消防管理子系统3即整个消防安全系统的控制中心，其连接火情探测子系统1、火情处理子系统2，且通过通风控制子系统4连接氢能源发电车的车厢通风系统，通风控制子系统4包括分别用于控制车厢通风系统的排风扇、空调、百叶窗启闭的排风扇控制器、空调控制器、百叶窗控制器，排风扇控制器、空调控制器、百叶窗控制器连接消防管理子系统3。消防管理子系统3根据火情探测子系统1的探测结果通过控制车厢通风系统和火情处理子系统2对车厢内火情进行处理，抑制火情蔓延，提高火情处理即扑灭的速度，降低氢燃料被点燃爆炸的可能。
55.在实际设置氢能源发电车时，出于安全考虑，一般使氢燃料电池发电系统尽量和车厢内其他电气结构保持距离。但氢燃料本身是氢气，其密度仅为空气的7%，在空气中具有较大的浮力而具备较高的扩散性和挥发性，一旦氢燃料发生泄漏，氢气会迅速扩散至车厢内，扩散速度会根据车厢内的气流流动速度加快而加快；若车厢内的电气结构因线路故障或其他原因产生火花，火花遇到氢气则会点燃、发生火情，且车厢内流动的气流不仅会为火情提供可燃物氢气、还会为火情提供助燃物氧气，一旦氢气在车厢内体积含量达到4%
‑
75.6%，被点燃时还会发生爆炸。故在车厢内发生火情时抑制车厢内气体流动能够有效抑制火情蔓延甚至使火情因无足够的可燃物和助燃物而自动熄灭。
56.消防管理子系统3即基于上述原理进行火情处理即扑灭动作，消防管理子系统3控制车厢通风系统和火情处理子系统2配合工作对火情进行处理的动作是响应于接收到上述报警信号动作进行的，在消防管理子系统3接收到上述报警信号时，先控制车厢通风系统关闭即排气扇、空调、百叶窗均关闭，以通过车厢本身的封闭效果抑制车厢内气体的流动，然后控制火情处理子系统2动作对火情进行扑灭，以实现高效、快速的灭火，降低火情处理难度，减少火情处理过程消耗的时间，降低氢燃料被点燃发生爆炸的可能。
57.进一步地，消防管理子系统3还分别通过发电系统控制器和储能系统控制器连接氢能源发电车的氢燃料电池发电系统、储能系统，消防管理子系统3还包括分别控制氢能源发电车的总进线开关和总出线开关启闭的总进线开关控制器和总出线开关控制器。
58.消防管理系统响应于接收到接收到报警信号通过发电系统控制器和储能系统控制器控制氢燃料电池发电系统和储能系统关闭，氢燃料电池发电系统关闭能够降低氢燃料进一步泄漏的可能，降低车厢内可燃物即氢燃料持续增多的可能，以抑制火情蔓延、降低发生爆炸的可能，储能系统关闭能够停止储能系统向车厢内电气结构的电能供给，以降低电气结构线路部分存在电能供给、重复产生电火花、助长火情或使扑灭的火情复燃的可能。以进一步降低火情处理难度，提高火情处理速度，降低氢燃料爆炸的可能。
59.总进线开关供氢能源发电车连接供电电路，总出线开关供氢能源发电车连接用电设备，通过总进线开关控制器和总出线开关控制器能够改变供电电路与氢能源发电车的电连接状态以及氢能源发电车与用电设备的电连接状态，即控制供电电路是否向氢能源发电车供电、氢能源发电车是否向用电设备供电。在示例中电气开关模块优选为氢能源发电车的总进线开关和总出线开关。消防管理子系统3响应于接收到报警信号控制氢能源发电车的总进线开关和总出线开关动作以断开氢能源发电车与用电设备、供电电路之间的电连接，电气开关模块动作时，电气开关模块切断氢能源发电车与供电电路、用电设备的电连接，能够使氢燃料发电车整体处于无外部电源供给的状态，降低电气结构线路部分存在电能供给、重复产生电火花、助长火情或使扑灭的火情复燃的可能。以进一步降低火情处理难度，提高火情处理速度，降低氢燃料爆炸的可能。
60.考虑实际使用情形，优选为消防管理子系统3在接收到报警信号时，先控制车厢通风系统关闭，再同时控制火情处理子系统2启动且氢燃料发电系统和储能系统关闭，最后控制电器开关模块断开。即先通过抑制车厢内气体流动抑制火情蔓延，然后再进行火情处理动作，最后降低火情复燃和进一步扩大的风险。
61.特别的，先关闭氢燃料发电系统和储能系统，再断开供电电路与氢能源发电车的电连接，能够避免电气开关模块开断大电流产生电弧，同时防止供电电路停止向氢能源发电车供电后氢燃料电池发电系统和储能系统向氢能源发电车的电气结构放电的可能，氢能源发电车的电气结构无电能供给，进一步降低了故障线路存在电能供给、助长火情或使扑灭的火情复燃的可能。
62.消防管理子系统3还包括手动控制键，操作人员通过手动控制键能够向消防管理子系统3输入启动信号和/或设置时长信号。消防管理子系统3在接收到启动信号时同样会进行上述接收到报警信号后的一系列火情处理动作，不作重复叙述；设置时长信号使消防
管理子系统3在接收到启动信号/报警信号时延时设置时长后进行上述一系列火情处理动作。
63.手动控制键的设置一方面方便了操作人员主动启动该消防安全系统的一系列火情处理动作，人为控制火情处理的过程更为灵活方便，方便了操作人员先于火灾探测器发现车厢内火情主动对火情进行处理，进一步提高对火情处理的速度；另一方面，由于火情处理动作需要车厢相对封闭，若车厢内有操作人员会导致操作人员受困于车厢内，对操作人员造成人身安全，通过设置延时时长，为车厢内操作人员在接收到报警信号时或键入启动信号时留有足够的撤离车厢的时间，有利于保障操作人员的人身安全。
64.另外，该消防系统在仅存在火情探测子系统1、消防管理子系统3、通风控制子系统4时，还可包含对火情发生的预防动作。
65.具体的，火情探测子系统1包括一种或多种火灾探测器，一种或多种火灾探测器同样连接消防管理子系统3，火灾探测器包括可燃气体探测器，在可燃气体探测器检测到车厢内可燃气体环境浓度达到发生火情的条件时，即车厢内氢燃料浓度达到燃烧的浓度环境时，消防管理子系统3控制通风控制子系统4工作，以控制车厢通风系统打开，对车厢进行通风，降低车厢内氢燃料浓度，一方面浓度较低的可燃物本身与电火花相遇的概率就已然变小，另一方面较低浓度的可燃物即使与电火花相遇，也无法或不易被点燃，从而降低了承载箱体发生火情的可能，也降低了泄漏的氢燃料被点燃发生爆炸的可能。
66.当然，在实际部署该消防安全系统时，一般需要该消防安全系统既具备上述预防火情发生的功能，又具备上述对存在火情进行处理的功能，而具有对火情进行处理的功能的消防安全系统的系统结构包含具有预防火情发生的功能中的消防安全系统，即实际部署该消防安全系统时一般直接将其部署为具有对火情进行处理的功能的消防安全系统的全子系统结构。
67.在全子系统结构的消防安全系统中，火情探测子系统1既具备对车厢内可燃物浓度环境的检测能力，又具备对车厢内是否存在火情的检测能力，彼时应设置火情探测子系统1在检测到车厢内可燃物浓度环境达到火情发生的条件、但车厢内不存在火情时，火情探测子系统1向消防管理子系统3发送预处理信号，以使消防管理子系统3进行上述预防火情发生的过程。
68.本实施例的实施原理为：
69.自动控制状态下，在火情探测子系统1探测到氢燃料发电车车厢内未发生火情但氢燃料浓度达到支持火情发生的条件时，消防管理子系统3控制车厢通风系统打开对车厢进行通风，降低车厢内氢燃料浓度，以降低发生火情和爆炸的风险；在火情探测子系统1探测到氢能源发电车的车厢内出现火情时，消防管理子系统3在延时设置时长后，先控制车厢通风系统关闭，再同时控制火情处理子系统2启动且氢燃料发电系统和储能系统关闭，最后控制电器开关模块断开。即先通过抑制车厢内气体流动抑制火情蔓延，然后再进行火情处理动作，最后降低火情复燃和进一步扩大的风险。有利于提高火情处理速度，降低氢燃料爆炸的可能。
70.手动控制状态下，操作人员主动发现车厢内火情，通过手动控制键向消防管理子系统3键入启动信号，消防管理子系统3在延时设置时长后，先控制车厢通风系统关闭，再同时控制火情处理子系统2启动且氢燃料发电系统和储能系统关闭，最后控制电器开关模块
断开。即先通过抑制车厢内气体流动抑制火情蔓延，然后再进行火情处理动作，最后降低火情复燃和进一步扩大的风险。有利于提高火情处理速度，降低氢燃料爆炸的可能。
71.当然，消防管理子系统3的自动控制状态和手动控制状态可以进行切换，切换方式为现有技术，不作具体公开。
72.可以理解的，上述内容中除介绍该消防安全系统自身的系统组成外，还介绍了将该消防安全系统应用于氢能源发电车的具体设置方式，故本领域技术人员根据上述公开的内容，不仅可以形成该消防安全系统本身，还能够形成带有该消防安全系统的氢能源发电车。
73.本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。