(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111431885.7 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100020 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 李跃娟　赵梓茗　苗扬　王成　 张筱璐　李建威　侯旭蕾　 (74)专利代理 机构 北京和信华成知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11390 专利代理师 申龙华 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布 局方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种氢燃料客车舱内氢泄漏传 感器分级布局方法及系统， 所述方法包括根据氢 燃料客车舱确定传感器初选点的位置； 根据历史 泄漏场景数据库确定泄漏场景集； 对传感器的报 警限值进行分级， 得到多级报警分级设定值； 根 据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置 进行数值模拟计算， 得到气体扩散实时数据； 基 于所述报警分级设定值， 结合所述发生概率和所 述气体扩散实时数据构建传感器多级报警的数 学规划模型并对其进行求解， 从而得到传感器优 化布局位置。 本发明通过对数学模 型的求解得到 优化后的传感器排布位置， 在不同级别报警情况 出现时， 做出相应的措施， 在有效规避风险的同 时， 节省财力物力。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 114580075 A 2022.06.03 CN 114580075 A 1.一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法， 其特 征在于， 包括： 基于计算机 辅助设计软件， 根据氢燃料客车舱确定传感器初选点的位置； 根据历史泄漏场景数据库确定泄漏场景集； 所述泄漏场景集包括泄漏场景的场景数量 和每个所述泄漏场景的发生 概率； 对传感器的报警限值进行分级， 得到多 级报警分级设定值； 根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置进行数值模拟计算， 得到气体扩散实 时数据； 基于所述报 警分级设定值， 结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据构建传感器多 级报警的数 学规划模型； 对所述数 学规划模型进行求 解， 得到传感器优化布局位置 。 2.根据权利要求1所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法， 其特征在于， 所 述基于计算机 辅助设计软件， 根据氢燃料客车舱确定传感器初选点的位置， 包括： 获取氢燃料客车舱的初始模型； 将所述初始模型导入所述计算机辅助设计软件中， 根据传感器安装在区域上半部分的 原则将所述初始模型的上部划分出 氢气传感器的可 行布置空间； 将所述可行布置空间进行网格划分， 得到多个网格交点； 所述网格交点的位置为所述 传感器初选点的位置 。 3.根据权利要求2所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法， 其特征在于， 所 述计算机 辅助设计软件为ANSYS计算机流体力学 软件。 4.根据权利要求1所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法， 其特征在于， 所 述对传感器的报警限值进行分级， 得到多 级报警分级设定值， 包括： 根据预设的氢气 爆炸下限值的10％作为所述传感器的第一级的报警分级设定值； 根据预设的氢气 爆炸下限值的25％作为所述传感器的第二级的报警分级设定值； 根据预设的氢气 爆炸下限值的5 0％作为所述传感器的第三级的报警分级设定值。 5.根据权利要求4所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法， 其特征在于， 所 述根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置进 行数值模拟 计算， 得到气 体扩散实时 数据， 包括： 利用模拟软件， 根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置构建燃料客车模型； 对所述燃料客车模型进行数值模拟计算， 得到所述气体扩散实时数据； 所述气体扩散 实时数据包括各个传感器分别达到所述第一级的报警分级设定值、 所述第二级的报警分级 设定值和所述第三级的报警分级设定值所需的时间。 6.根据权利要求4所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法， 其特征在于， 所 述基于所述报警分级设定值， 结合所述 发生概率和所述气 体扩散实时数据构建传感器多级 报警的数 学规划模型， 包括： 在所有的所述传感器初选点的位置中选出传感器备选点； 结合所述发生概率和所述气体扩散实时数据建立所述数学规划模型； 所述数学规划模 型的公式为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114580075 A 2其中， T1为所述传感器备选点检测到所有泄漏场景达到所述第一级的报警分级设定值 的时间； T2为所述传感器备选点检测到所有泄漏场景达到所述第二级的报警分级设定值的 时间； T3为所述传感器备选点检测到所有泄漏场景达到所述第三级的报警分级设定值的时 间； M为所述泄漏场景的场景数量； Pi为第i个所述泄漏场景的发生概率； Q为所述传感器备 选点的数量； t1ij为第i个场景下传感器初选点j检测 到氢气泄漏浓度达到所述第一级的报 警分级设定值的时间； t2ij为第i个场景下传感器初选点j检测到氢气泄漏浓度达到所述第 二级的报警分级设定值的时间； t3ij为第i个场景下传感器初选点j检测 到氢气泄漏浓度达 到所述第三级的报警分级设定值的时间。 7.根据权利要求6所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局方法， 其特征在于， 所 述对所述数 学规划模型进行求 解， 得到传感器优化布局位置， 包括： 通过粒子群算法对所述数 学规划模型求 解， 得到多个求 解结果； 选择所述求解结果中的整数解作为 最终的所述传感器优化布局位置 。 8.一种氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局系统， 其特 征在于， 包括： 初选点确定模块， 用于基于计算机辅助设计软件， 根据氢燃料客车舱确定传感器初选 点的位置； 场景集构建模块， 用于根据历史泄漏场景数据库确定泄漏场景集； 所述泄漏场景集包 括泄漏场景的场景 数量和每 个所述泄漏场景的发生 概率； 传感器分级模块， 用于对传感器的报警限值进行分级， 得到多 级报警分级设定值； 模拟模块， 用于根据所述泄漏场景集和所述传感器初选点的位置进行数值模拟计算， 得到气体扩散实时数据； 模型建立模块， 用于基于所述报警分级设定值， 结合所述发生概率和所述气体扩散实 时数据构建传感器多 级报警的数 学规划模型； 求解模块， 用于对所述数 学规划模型进行求 解， 得到传感器优化布局位置 。 9.根据权利要求8所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局系统， 其特征在于， 所 述初选点确定模块具体包括： 初始模型获取 单元， 用于获取 氢燃料客车舱的初始模型； 空间划分单元， 用于将所述初始模型导入所述计算机辅助设计软件中， 根据传感器安 装在区域上半部分的原则将所述初始模型的上部划分出 氢气传感器的可 行布置空间； 网格划分单元， 用于将所述可行布置空间进行网格划分， 得到多个网格交点； 所述网格 交点的位置为所述传感器初选点的位置 。 10.根据权利要求8所述的氢燃料客车舱内氢泄漏传感器分级布局系统， 其特征在于， 所述传感器分级模块具体包括： 第一分级单元， 用于根据 预设的氢气爆炸下限值的10％作为所述传感器的第 一级的报 警分级设定值； 第二分级单元， 用于根据 预设的氢气爆炸下限值的25％作为所述传感器的第 二级的报权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114580075 A 3