科普 | 什么是氫燃料電池數據采集系統？

2024-09-29 來源：氫能匯、電力電子技術與應用、艾邦氫科技網等瀏覽數：702

今天我們要為大家介紹另一個氫燃料電池內比較重要的系統——數據采集系統。它對于氫燃料電池整個系統來說至關重要，是六大系統之

今天我們要為大家介紹另一個氫燃料電池內比較重要的系統——數據采集系統。它對于氫燃料電池整個系統來說至關重要，是六大系統之一。它的存在為氫燃料電池安全穩定運行起到了重要作用。

數據采集系統的定義

燃料電池數據采集系統是指專門用于監測和收集燃料電池系統運行過程中各項參數和狀態的系統。該系統通過數據采集器或其他相關設備，實時記錄燃料電池的地理位置、運行狀態、傳感器參數等關鍵信息。

燃料電池數據采集系統不僅局限于記錄當前狀態，更在于其強大的數據處理與分析能力。系統內置的智能算法能夠即時對采集到的數據進行處理，剔除噪聲干擾，提取出關鍵性能指標，如電壓、電流、溫度、氫氣與氧氣流量等，為燃料電池的性能評估與優化提供堅實的數據基礎。

數據采集系統的構成

氫燃料電池數據采集系統主要由數據采集器組成，這些數據采集器負責實時監控氫燃料電池發動機運行的各種參數和狀態。具體來說，氫燃料電池數據采集系統可能涉及以下幾個方面：

傳感器網絡：在氫燃料電池系統的關鍵部位，如電堆、氫氣循環系統、空氣供應系統、水熱管理系統等，安裝各種傳感器以收集相關數據。這些傳感器可能包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、濕度傳感器等，用于監測電池堆溫度、氫氣壓力、空氣流量、冷卻水溫度等關鍵參數。
數據采集單元：數據采集單元負責接收來自傳感器網絡的數據，并進行初步的處理和轉換，以便后續的數據分析和處理。這一單元可能包括模數轉換器（ADC）、信號處理電路等，以確保數據的準確性和可靠性。
數據傳輸系統：將采集到的數據傳輸至中央控制單元或數據處理中心。這可以通過有線或無線方式進行，具體取決于系統設計和應用場景。無線傳輸方式可能包括Wi-Fi、藍牙、Zigbee等，而有線傳輸則可能采用CAN總線、RS-485等標準接口。
數據存儲與備份：為了保證數據的長期保存和安全性，氫燃料電池數據采集系統還需要具備數據存儲和備份功能。這可以通過內部存儲介質（如SD卡、固態硬盤等）或外部存儲服務器來實現。
數據分析與處理：在接收到數據后，系統需要進行進一步的數據分析和處理，以提取有用信息并評估燃料電池系統的性能。這包括數據清洗、特征提取、模型建立等步驟，最終可能生成報告或圖表供用戶參考。

需要注意的是，氫燃料電池數據采集系統的具體構成可能因制造商、應用場景和技術需求的不同而有所差異。因此，在實際應用中，需要根據具體情況進行定制和配置。

數據采集系統的特征

氫燃料電池數據采集系統是保障燃料電池穩定運行和性能優化的關鍵部分，其特點可以從多個維度來解析：

實時性：氫燃料電池數據采集系統能夠實時監測燃料電池的狀態參數，如溫度、壓力、濕度、電流和電壓等，有助于及時發現潛在的問題，確保車輛的安全運行。

靈活性與可擴展性：系統設計上具備高度的靈活性，可以根據實際應用場景的需求調整傳感器的配置和數據傳輸的方式。隨著技術的進步，這種靈活性還允許系統在未來進行升級，以適應更復雜的應用場景。

無線數據傳輸：某些氫燃料電池數據采集系統采用了無線數據傳輸技術，減少了布線的復雜性和成本，同時也提高了系統的安裝便捷性。

遠程監控能力：通過集成車載診斷系統(OBD)和其他遠程通訊手段，如GPRS網絡，這些系統支持對燃料電池汽車進行遠程全方位監測，并且能夠實時獲取道路行駛試驗參數。

數據完整性與準確性：為了提高燃料電池的開發和優化過程，數據采集系統提供了高精度的數據支持，這對于驗證計算機模型的預測非常重要。

集成化與自動化：現代的氫燃料電池數據采集系統趨向于高度集成和自動化，不僅能夠自動采集設備信息和測試數據，還能根據預設的模型智能生成測試報告。

在燃料電池領域，特別是氫燃料電池汽車中，數據采集系統扮演著至關重要的角色。它不僅是監控燃料電池性能的關鍵工具，也是確保車輛安全、可靠運行的重要保障。

數據采集系統的優點

氫燃料電池數據采集系統的優勢在于其靈活性、實時性、提高研發效率、促進遠程監控和故障診斷以及降低成本等方面。這些優勢使得數據采集系統在氫燃料電池的開發和應用中成為不可或缺的工具。

靈活性和實時性高

氫燃料電池數據采集系統能夠實時地收集和分析數據，這對于監測燃料電池的性能和發現潛在問題至關重要。這些系統通常采用無線通信技術，使得數據收集更加便捷，不受物理線路的限制。

有利于提高研發效率

通過使用數據采集系統，研究人員可以更準確地理解燃料電池內部的工作原理和分布問題。這有助于優化燃料電池的設計，提高其性能，并降低生產成本。

有利于促進遠程監控和故障診斷

無線數據采集器能夠實現遠程在線監控，及時發現故障并進行分析，這對于提高氫燃料電池發動機系統的性能和可靠性具有重要意義。

數據精確度高

數據采集系統提供的數據可以幫助工程師了解燃料電池的運行狀態，從而進行精確的調整和優化。此外，這些系統還可以用于監測氫氣泄漏等安全問題，確保燃料電池汽車的安全運行。

有利于降低成本

長期來看，無線數據采集系統的成本通常低于有線系統，尤其是在需要長距離傳輸數據的場景中。這主要是因為無線系統不需要布線，減少了安裝和維護的成本。

數據采集系統存在的問題

盡管氫燃料電池數據采集系統在新能源汽車、可再生能源存儲等領域展現出了巨大的應用潛力與價值，其在實際操作中所面臨的挑戰亦不容忽視。這些挑戰不僅關乎技術的突破，還涉及到系統的整體設計與長期運維，以下是對這些挑戰的深入剖析與拓展。

首先，談及氫燃料電池的工作環境，我們不得不面對的是其往往處于極端且多變的條件下。無論是極寒的北方冬季，還是酷熱的沙漠地帶，亦或是在潮濕的海邊環境，這些都對傳感器的耐用性、精度及響應速度構成了嚴峻考驗。傳感器作為數據采集的“前線戰士”，其性能直接影響到后續數據處理與分析的準確性與可靠性。

其次，氫燃料電池系統的復雜性決定了其數據采集的龐大需求。從電池堆的電壓、電流、溫度，到氫氣的供應與排放，再到冷卻系統的運行狀態，每一個環節都需要進行精細的監測與記錄。面對如此龐大的數據量，如何高效地進行處理與分析成為了亟待解決的問題。

最后，確保數據采集的準確性和可靠性是氫燃料電池數據采集系統的核心任務之一。在復雜的電磁環境中，系統可能會受到來自外界的干擾，如無線電波、電磁脈沖等，這些干擾可能會導致數據采集出現偏差或錯誤。

數據采集系統的應用范圍

氫燃料電池數據采集系統的應用范圍非常廣泛，從燃料電池的性能測試和改進，到燃料電池汽車的安全監測和遠程監控，再到整個產業鏈的數據監測，都離不開這一技術的應用。

燃料電池性能測試與改進

氫燃料電池數據采集系統在燃料電池的性能測試和改進中發揮著關鍵作用。例如，德國杜伊斯堡的氫燃料電池中心的ZBT公司使用數據采集卡來測試不同燃料電池的性能，并通過提供現實世界的數據來改進虛擬電池模型。這些數據采集系統能夠實時捕捉大量數據，幫助研究人員觀察性能提升的關鍵因素，從而進行更有效的設計和優化。

燃料電池汽車的安全監測

氫燃料電池數據采集系統還應用于燃料電池汽車的安全監測。為了保證燃料電池車輛的行駛安全，需要對其進行實時監測，這涉及到對燃料電池系統的電壓、電流、溫度等關鍵參數的采集和分析。通過這些數據，可以及時發現潛在的故障風險，避免在使用過程中引發更嚴重的問題。

燃料電池汽車的遠程監測

氫燃料電池數據采集系統還可以應用于燃料電池汽車的遠程監測。例如，基于車載診斷系統(OBD)的數據采集系統可以實現對燃料電池乘用車的遠程全方位監測，通過CAN總線和GPRS網絡技術，可以實時監測車輛的行駛參數，從而提升車輛的性能和安全性。

燃料電池汽車全產業鏈的數據監測

氫燃料電池數據采集系統還可以應用于整個產業鏈的數據監測。如全國首個氫燃料電池汽車全產業鏈數據采集和監測中心，可以實現對產氫量、加氫量、車輛行駛里程及耗氫量等多項數據的實時自動采集監測，這對于監控氫能廠站及車輛的安全運行至關重要。

數據采集系統相關企業

北京弗萊達科技：

產品市場從針對大型企業數據和管理到適應靈活需求的邊緣采集數據終端集成微管理功能，技術方案也從數據平臺到智能制造管理系統不斷迭代發展，給不同的場景提供不同層級的產品和解決方案。軟件提供了實時的數據監控功能，能夠對燃料電池系統的關鍵指標進行實時監測，并以圖表形式展示，幫助用戶及時了解系統運行狀態。

集普科技：

集普科技升級推出全自動氫燃料電池汽車氫（氦）泄漏數據采集系統，滿足氫燃料汽車碰撞試驗過程中，氫氣或氦氣泄露量的實時監測，及車內氦氣濃度測量需求該數據采集系統最大可同時監測8個儲氣罐，對罐體內壓力、溫度進行實時數據采集，并同步計算顯示當前泄露情況，為碰撞試驗安全保駕護航。

安科瑞：

安科瑞能效管理系統包括變電所電力運維云平臺、智慧安保用電管理云平臺、環保用電監管云平臺、預付費管理云平臺、智能變配電監控系統、電能質量治理系統、建筑能耗管理系統、工業能源管控平臺、漏電火災監控系統、消防設備電源監控系統、防火門監控系統、應急照明和疏散指示系統、汽車/電瓶車充電樁收費管理系統、數據之間動環監控系統、智能照明控制系統、IT配電絕緣監測系統等及相關產品。