CN116434464A - 锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置、***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置、***及方法，该装置包括外壳、吸气泵、复合型探测模块、处理器模块、告警单元和通讯模块，外壳上设有进气口和排气口，吸气泵安装在外壳内腔中，并且吸气泵的吸气端与进气口连通，吸气泵的出气端与设于外壳内腔中的风道连通，复合型探测模块安装在风道内，风道与排气口相连通，吸气泵、复合型探测模块、告警单元、通讯模块分别与处理器模块电连接。本发明通过主动吸入式的安全探测，极大地提高了探测及时性、精准性，并且分级报警处置从前期风险到后期处置的全周期方案，使得安全性大大增加。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池储能电站火灾预警技术领域，尤其涉及一种锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置、***以及方法。
背景技术
锂离子电化学储能***主要使用磷酸铁锂为主，而锂离子电芯，由于制造工艺缺陷和使用不当会出现热失控现象，如过充过放或机械滥用的情况，电芯热失控时电芯阴极材料会产生大量的可燃有毒气体，当电芯内部压力到达单体电芯安全阀动作压力值时，单体电芯的安全阀安全膜片撕裂。电芯在热失控高温下产生的可燃蒸汽和内部分解的可燃气体从安全阀口溢出引发电池箱撕裂或***，大量氧气参与燃烧会导致热失控扩散加剧，从而造成形成大面积火灾而难以抑制，危害性极大。
现有技术中的探测装置一般采用被动式的气体和温度探测，受环境与使用工况影响大，极易发生误报，而且被动式的探测，难以及时监测到电芯热失控时的各种特征参数变化，无法及时、准确地判断火灾严重情况。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置、***以及方法。
本发明提出的一种锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置，包括：外壳、吸气泵、复合型探测模块、处理器模块、告警单元和通讯模块；其中：
外壳上设有进气口和排气口，吸气泵安装在外壳内腔中，并且吸气泵的吸气端与进气口连通，吸气泵的出气端与设于外壳内腔中的风道连通，复合型探测模块安装在风道内，风道与排气口相连通；
吸气泵、复合型探测模块、告警单元、通讯模块分别与处理器模块电连接。
优选地，复合型探测模块包括VOC传感器、CO传感器、烟雾传感器、温度传感器和氢气传感器。
优选地，处理器模块包括电源转换电路，电源转换电路连接有开关和接插件，接插件和开关安装在外壳上。
优选地，告警单元包括蜂鸣警报器和指示灯。
优选地，该装置还包括与处理器模块电连接的显控单元。
本发明提出的一种锂离子电池储能电站吸入式监测预警***，包括：
吸气泵，用于通过吸气的方式采集获取环境气体样品；
复合型探测模块，用于检测所获取的环境气体样品的各种特征参数；
处理器模块，用于接收复合型探测模块所检测的各种特征参数信号，判断所述特征参数是否超过阈值，并根据判断结果发出相应的报警信号；
通讯模块，与处理器模块电连接，用于与消防***通讯，以将处理器模块发出的报警信号发送给消防***；
告警单元，与处理器模块电连接，用于在接收到处理器模块发出的报警信号时发出声光警报。
优选地，复合型探测模块包括VOC传感器、CO传感器、烟雾传感器、温度传感器和氢气传感器，复合型探测模块检测的环境气体样品的各种特征参数包括：VOC、一氧化碳、烟雾、温度、氢气。
本发明提出的一种锂离子电池储能电站吸入式监测预警方法，包括以下步骤：
S1.复合型探测模块、处理器模块、开关进行自检是否异常，若正常，则进入下一步，若异常，则显控单元显示故障内容，人工现场检查处理；
S2.吸气采集获取环境气体样品，检测环境气体样品的各种特征参数，显控单元显示所述各种特征参数；
S3.判断所述各种特征参数是否超过阈值，若否，则返回上一步，若是，则进入下一步；
S4.若VOC浓度梯度、烟雾浓度梯度超标，启动一级预警，再返回上一步，
若CO含量超过阈值，启动二级预警，再进入下一步，
若温度、压力、CO、VOC含量均超过阈值，启动三级预警，再进入下一步；
S5.在火情已抑制后，按下停止开关。
优选地，启动一级警报包括：告警单元发出声光告警，显控单元着重显示相关超标参数，中继模块联动开启电动风机进行通风换气。
优选地，启动二级警报包括：告警单元发出声光告警，中继模块联动控制电动风机、空调、控制柜进行断电处置，消防设备切断市电，并启用消防备用电源进入手动控制状态。
优选地，启动三级预警包括：告警单元发出声光告警，中继模块联动控制电动风机、空调、控制柜进行断电处置，联动泄压窗开启，消防设备切断市电，并启用消防备电设备进入自动控制状态，进入倒计时，倒计时结束后，消防主机启动进行程控喷射灭火。
优选地，在显控单元显示故障内容的步骤之后，人工现场检查处理。
优选地，在按下停止开关的步骤之后，人工现场检查处理。
本发明具有的有益效果是：相较于传统消防装置采用被动式的气体和温度探测，受环境与使用工况影响大，极易发生误报，本发明通过主动吸入式的安全探测，极大地提高了探测及时性、精准性，并且分级报警处置从前期风险到后期处置的全周期方案，使得安全性大大增加。
附图说明
图1为本发明实施例中提出的锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中提出的锂离子电池储能电站吸入式监测预警***的原理框图；
图3为本发明实施例中提出的锂离子电池储能电站吸入式监测预警方法的流程图。
具体实施方式
请参照图1所示，本发明实施例提供了一种锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置，该装置包括外壳1以及安装在外壳1中的复合型检测模块、吸气泵2、处理器模块3、告警单元和通讯模块，吸气泵2、复合型探测模块、告警单元、通讯模块分别与处理器模块3电连接。
外壳1内部设有风道13，复合型检测模块安装在风道13内，外壳1上设有与吸气泵2的吸气端相通的进气口11，吸气泵2的出气端与风道13连通，外壳1上还设有与风道13相通的排气口12，吸气泵2将外部气体从进气口11吸入风道13中通过复合型检测模块进行数据采集检测。
具体地，复合型探测模块包括VOC传感器4、CO传感器5、烟雾传感器6、温度传感器7和氢气传感器8，VOC传感器4、CO传感器5、烟雾传感器6、温度传感器7、氢气传感器8分别与处理器模块3电连接。
处理器模块3包括电源转换电路，电源转换电路连接有开关和接插件9，接插件9和开关安装在外壳1上。处理器模块3还电连接有显控单元。
告警单元包括蜂鸣警报器和指示灯，蜂鸣警报器和指示灯分别与处理器模块3电连接。
根据上述的监测预警装置，如图2所示，本发明实施例还提供了一种锂离子电池储能电站吸入式监测预警***，包括：
吸气泵，用于通过吸气的方式采集获取环境气体样品；
复合型探测模块，用于检测所获取的环境气体样品的各种特征参数；
处理器模块，用于接收复合型探测模块所检测的各种特征参数信号，判断所述特征参数是否超过阈值，并根据判断结果发出相应的报警信号；
通讯模块，与处理器模块电连接，用于与消防***通讯，以将处理器模块发出的报警信号发送给消防***；
告警单元，与处理器模块电连接，用于在接收到处理器模块发出的报警信号时发出声光警报。
其中，复合型探测模块包括VOC传感器、CO传感器、烟雾传感器、温度传感器和氢气传感器，复合型探测模块检测的环境气体样品的各种特征参数包括：VOC、一氧化碳、烟雾、温度、氢气。
利用本实施例的监测预警装置及监测预警***，如图3所示，本发明实施例还提出了一种锂离子电池储能电站吸入式监测预警方法，该监测预警方法包括以下步骤：
S1.复合型探测模块、处理器模块、开关进行自检是否异常，若正常，则进入下一步，若异常，则显控单元显示故障内容，随后人工现场检查处理；
S2.吸气采集获取环境气体样品，检测环境气体样品的各种特征参数，显控单元显示所述各种特征参数；
S3.判断所述各种特征参数是否超过阈值，若否，则返回上一步，若是，则进入下一步；
S4.若VOC浓度梯度、烟雾浓度梯度超标，启动一级预警：告警单元发出声光告警，显控单元着重显示相关超标参数，中继模块联动开启电动风机进行通风换气，再返回上一步，
若CO含量超过阈值，启动二级预警：告警单元发出声光告警，中继模块联动控制电动风机、空调、控制柜进行断电处置，消防设备切断市电，并启用消防备用电源进入手动控制状态，再进入下一步，
若温度、压力、CO、VOC含量均超过阈值，启动三级预警：告警单元发出声光告警，中继模块联动控制电动风机、空调、控制柜进行断电处置，联动泄压窗开启，消防设备切断市电，并启用消防备电设备进入自动控制状态，进入倒计时，倒计时结束后，消防主机启动进行程控喷射灭火，再进入下一步；
S5.在火情已抑制后，按下停止开关，随后人工现场检查处理。
根据本发明的锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置、***以及方法，通过探测电池热失控的必要条件，即温度、CO、VOC、烟雾等特征气体，提前判定火情或VOC气体浓度。锂离子电芯在工作中会自然挥发一定VOC或电池因为充放电过程中导致的电池鼓包挤压、机械滥用等导致的锂离子电芯破裂与泄压阀开启等导致VOC气体泄漏，VOC有机挥发物达到一定浓度的时候，产生的毒性和腐蚀性气体会对进入的工作人员和内部相关设备造成损害。VOC有机挥发物内含有可燃气体。产生一个电火花就有爆燃和引发火灾的危险。
当***检测到VOC有机挥发物达到一定浓度时，联动控制通风装置和声光报警设备，对电化学***进行通风换气动作和一级声光报警。起到降低***内的VOC有机挥发物浓度和提示工作人员进行相关检查，达到提前预防火灾与人员人身伤害风险。
本***通过内置在电池箱内部的复合型探测模块，复合探测电芯的相关特征气体。当探测到VOC、CO、烟雾阈值均超过报警阈值时启动二级报警，发出声光报警提示，联动控制电动风机、空调、控制柜进行断电处置，消防设备切断市电输入并启用消防备电设备进入手动控制状态。
电池箱的工况温度在-40℃-﹢65℃之间，锂离子电池热失控伴随温度与体征气体的上升，温度升高导致内压增大，此时传感器会迅速捕捉CO和温度的变化值，当CO值超过140PPM，温度值超过65℃时复合判定能确定锂离子电芯正在发生热失控。启动三级报警发出声光报警提示并联动控制电动风机、空调、控制柜进行断电处置，联动泄压窗开启，消防设备切断市电输入并启用消防备电设备进入自动控制状态。倒计时30S给与提示站内人员疏散。倒计时结束消防主机启动进行灭火处置。
因此，本发明通过吸入式的主动安全探测，能够及时、准确、高效地探测火灾情况，通过分级报警处置，能够实现从前期风险预警到后期火灾处置的全周期监测，适用于探测A类(固体)、B类(液体)、C类(气体)、D类(带电)、E类(电气)火灾，对锂离子电化学***内电气室、电池室、监控室等场所均可适用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置，其特征在于，包括：外壳(1)、吸气泵(2)、复合型探测模块、处理器模块(3)、告警单元和通讯模块；其中：
外壳(1)上设有进气口(11)和排气口(12)，吸气泵(2)安装在外壳(1)内腔中，并且吸气泵(2)的吸气端与进气口(11)连通，吸气泵(2)的出气端与设于外壳(1)内腔中的风道(13)连通，复合型探测模块安装在风道(13)内，风道(13)与排气口(12)相连通；
吸气泵(2)、复合型探测模块、告警单元、通讯模块分别与处理器模块(3)电连接。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置，其特征在于，复合型探测模块包括VOC传感器(4)、CO传感器(5)、烟雾传感器(6)、温度传感器(7)和氢气传感器(8)。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置，其特征在于，处理器模块(3)包括电源转换电路，电源转换电路连接有开关和接插件(9)，接插件(9)和开关安装在外壳(1)上。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置，其特征在于，告警单元包括蜂鸣警报器和指示灯。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池储能电站吸入式监测预警装置，其特征在于，还包括与处理器模块(3)电连接的显控单元。
6.如权利要求1-5任意一项所述装置的锂离子电池储能电站吸入式监测预警***，其特征在于，包括：
吸气泵，用于通过吸气的方式采集获取环境气体样品；
复合型探测模块，用于检测所获取的环境气体样品的各种特征参数；
处理器模块，用于接收复合型探测模块所检测的各种特征参数信号，判断所述特征参数是否超过阈值，并根据判断结果发出相应的报警信号；
通讯模块，与处理器模块电连接，用于与消防***通讯，以将处理器模块发出的报警信号发送给消防***；
告警单元，与处理器模块电连接，用于在接收到处理器模块发出的报警信号时发出声光警报。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池储能电站吸入式监测预警***，其特征在于，复合型探测模块包括VOC传感器、CO传感器、烟雾传感器、温度传感器和氢气传感器，复合型探测模块检测的环境气体样品的各种特征参数包括：VOC、一氧化碳、烟雾、温度、氢气。
8.锂离子电池储能电站吸入式监测预警方法，其特征在于，利用权利要求7所述的监测预警***，该监测预警方法包括以下步骤：
S1.复合型探测模块、处理器模块、开关进行自检是否异常，若正常，则进入下一步，若异常，则显示故障内容；
S2.吸气采集获取环境气体样品，检测环境气体样品的各种特征参数，显示所述各种特征参数；
S3.判断所述各种特征参数是否超过阈值，若否，则返回上一步，若是，则进入下一步；
S4.若VOC浓度梯度、烟雾浓度梯度超标，启动一级预警，再返回上一步，若CO含量超过阈值，启动二级预警，再进入下一步，若温度、压力、CO、VOC含量均超过阈值，启动三级预警，再进入下一步；
S5.在火情已抑制后，按下停止开关。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池储能电站吸入式监测预警方法，其特征在于，启动一级警报包括：告警单元发出声光告警，显控单元着重显示相关超标参数，联动开启电动风机进行通风换气；
优选地，启动二级警报包括：告警单元发出声光告警，联动控制电动风机、空调、控制柜进行断电处置，消防设备切断市电，并启用消防备用电源进入手动控制状态；
优选地，启动三级预警包括：告警单元发出声光告警，联动控制电动风机、空调、控制柜进行断电处置，联动泄压窗开启，消防设备切断市电，并启用消防备电设备进入自动控制状态，进入倒计时，倒计时结束后，消防主机启动进行程控喷射灭火。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池储能电站吸入式监测预警方法，其特征在于，在显控单元显示故障内容的步骤之后，人工现场检查处理；
优选地，在按下停止开关的步骤之后，人工现场检查处理。
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| CN116973542A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-31 | 山东道成泰和智能科技有限公司 | 一种探头区域可封闭的高精度五合一气体探测器 |
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