CN111915853B - 一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警系统及方法，所述方法包括：收集消防信息、多模态视觉信息、电池运行参数信息、储能站运行参数信息、环境信息和安防信息；根据储能站各类传感器、报警器和运行设备的分布，实现储能站内部空间的划分；融合采集的信息，实现异常闯入预警，实现电池内部过热故障评估及预警，实现储能站设备过热及放电故障评估及预警，实现火灾预警；基于预警，利用多模态视觉感知子系统进行实时追踪，实现联动特性，综合预警结果，得到储能站运行安全态势的总体评估结果。本发明能够自主评估故障的严重程度，可快速发现故障。

Description

一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统运行安全态势评估技术领域，涉及储能站安全态势评估及预警领域，特别涉及一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警系统及方法。

背景技术

保障储能站安全稳定运行是储能站相关工作中的一个重要环节，当储能站出现安全和消防问题时，需要在第一时间发现故障类型，并对故障点进行实时定位和跟踪，即时量化评估故障严重程度，做出应急响应并尽快排除故障。

目前，储能站的安全消防监测系统功能单一，仅具有故障预警和监控功能，不能自主评估故障的严重程度，且不具有实时联动特性，预警系统与监控系统之间没有联系，无法对故障点进行实时定位和跟踪，不能保证第一时间发现故障，使得储能站在运行过程中仍有极大的安全隐患。

综上，亟需一种具有实时联动特性的储能站安全态势评估及预警系统。

发明内容

本发明针对目前储能站的安全消防监测系统功能单一，仅具有故障预警和监控功能，不能自主评估故障的严重程度，且不具有实时联动特性，预警系统与监控系统之间没有联系，无法对故障点进行实时定位和跟踪，不能保证第一时间发现故障的技术问题，提供一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警系统，包括：

安全态势要素采集单元，包括：

消防监测子系统，用于采集消防信息；

多模态视觉感知子系统，用于采集多模态视觉信息，用于实现实时追踪；

电池管理子系统，用于采集电池运行参数信息；

储能站运行监测子系统，用于采集储能站运行参数信息；

环境监测子系统，用于采集环境信息；

安防子系统，用于采集安防信息；

评估及预警单元，用于根据储能站各类设备分布，实现储能站内部空间划分；融合安防子系统和多模态视觉感知子系统采集信息，实现异常闯入预警；融合电池管理子系统、储能站运行监测子系统和环境监测子系统采集信息，实现电池内部过热故障评估及预警；基于多模态视觉感知子系统采集信息，实现储能站设备过热及放电故障评估及预警；融合多模态视觉感知子系统和消防监测子系统采集信息，实现火灾预警；综合预警结果，得到储能站运行安全态势的总体评估结果。

本发明的进一步改进在于，所述安全态势要素采集单元中：

消防监测子系统包括：感温探测器、吸气式火灾探测器、光束烟感探测器和氢气探测器中的一种或多种；

多模态视觉感知子系统包括：可见光摄像头、紫外光摄像头和红外光摄像头中的一种或多种；

电池管理子系统采集的信息包括：电压、电流、电池内温度、电池组放射电弧次数、荷电状态和极限容量比率中的一种或多种；

储能站运行监测系统采集的信息包括：储能变流器交直流侧开关状态、交直流侧电流值、电池运行状态和电池日充日放电量中的一种或多种；

环境监测子系统包括：温度传感器、湿度传感器、空调和通风系统中的一种或多种；

安防子系统包括：电子围栏和微波移动侦测中的一种或两种。

本发明的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警方法，包括以下步骤：

步骤1，利用布置在储能站内的安全态势要素采集单元实时收集消防信息、多模态视觉信息、电池运行参数信息、储能站运行参数信息、环境信息和安防信息；其中，安全态势要素采集单元包括：消防监测子系统、多模态视觉感知子系统、电池管理子系统、储能站运行监测子系统、环境监测子系统和安防子系统；

步骤2，根据储能站各类设备的分布，实现储能站内部空间的划分；

步骤3，融合安防子系统和多模态视觉感知子系统采集信息，实现异常闯入预警；融合电池管理子系统、储能站运行监测子系统和环境监测子系统采集信息，实现电池内部过热故障评估及预警；基于多模态视觉感知子系统，实现储能站设备过热及放电故障评估及预警；融合多模态视觉感知子系统和消防监测子系统采集信息，实现火灾预警；

步骤4，对于步骤3的预警，利用多模态视觉感知子系统进行实时追踪，实现联动特性；综合步骤3的预警结果，得到储能站运行安全态势的总体评估结果。

本发明的进一步改进在于，步骤2具体包括：

步骤2.1，根据储能站内各类设备的物理布局，将内部空间分成若干个监测单元；根据监测单元内的设备分布情况，确定监测单元需要的预警功能；其中，每个监测单元的大小相等或不相等；

步骤2.2，对于每个监测单元，确定所有与其相邻的监测单元的相对位置，明确每个监测单元的边界；

步骤2.3，确定各系统监测范围与监测单元的对应关系。

本发明的进一步改进在于，步骤3中，

多模态视觉感知子系统包括：可见光摄像头、紫外光摄像头和红外光摄像头；安防子系统包括：电子围栏和微波移动侦测装置；

所述融合安防子系统和多模态视觉感知子系统采集信息，实现异常闯入预警具体步骤包括：

步骤S1，设定三类异常物体闯入类型，包括：非授权人员闯入、动物闯入和杂物意外落入；

步骤S2，异常物体闯入时，电子围栏或微波移动侦测装置发出报警信号，确定异常物体闯入的目标监测单元；通过目标监测单元对应的多模态视觉感知子系统采集异常物体的可见光图像，根据可见光图像识别判断闯入类型；

联合与目标监测单元相邻的监测单元对应的安全态势要素采集单元，观测异常物体的区域转移情况，实现连续跟踪观测。

本发明的进一步改进在于，步骤3中，

电池管理子系统采集的信息包括：电压、电流、电池内温度、电池组放射电弧次数、荷电状态和极限容量比率；储能站运行监测系统采集的信息包括：储能变流器交直流侧开关状态、交直流侧电流值、电池运行状态和电池日充日放电量；环境监测子系统包括：温度传感器、湿度传感器、空调和通风系统；

所述融合电池管理子系统、储能站运行监测子系统和环境监测子系统采集信息，实现电池内部过热故障评估及预警具体步骤包括：

步骤1)，对于预定运行状态的电池，设定影响电池工作温度的因素的标准状态；在所述预定运行状态时，所有影响因素都处在标准状态下的电池温度上限为T_U；其中，影响电池工作温度的因素包括：电压、电流、荷电状态、环境温度、环境湿度、空调及通风系统工作情况；

电池的实际工作温度上限为T′_U＝f(T)T_U；

式中，f(T)为影响因素与标准状态有偏差时，对电池的工作温度上限的综合影响系数；

每经过时间间隔t₁，更新一次T′_U；

步骤2)，通过电池管理子系统采集获得第i个电池的工作温度T_i；当T_i>T′_U时，设定过热时间阈值t₂，T_i>T′_U的持续时间为t；若t>t₂,则认定电池过热，发出电池过热故障预警。

本发明的进一步改进在于，步骤3中，

多模态视觉感知子系统包括：可见光摄像头、紫外光摄像头和红外光摄像头；

所述基于多模态视觉感知子系统，实现储能站设备过热及放电故障评估及预警具体步骤包括：

由多模态视觉感知子系统采集储能站设备外部的可见光图像、红外热成像图像和紫外图像；

设定预设状态下设备外表面的正常温度上限，确定正常温度上限在红外热成像下的对应颜色；

当观测到设备外表面颜色深于正常温度上限所对应的颜色时，认为设备过热；

将可见光图像的中设备的物理布局映射到紫外图像上，确定设备外部放电在储能站中所处的物理区域；监测储能站内部各设备的放电情况，定义放电量安全阈值；当某设备的放电量超过安全阈值时，对设备发出放电故障预警。

本发明的进一步改进在于，步骤3中，

多模态视觉感知子系统包括：可见光摄像头和红外光摄像头；

所述融合多模态视觉感知子系统和消防监测子系统采集信息，实现火灾预警具体步骤包括：

通过消防监测子系统采集消防预警信息；

通过多模态视觉感知子系统采集可见光图像和红外热成像图像，融合得到空间区域的红外可见光图像，监测空间区域内的温度，实现火灾预警。

本发明的进一步改进在于，步骤4中，

所述多模态视觉感知子系统包括：可见光摄像头和红外光摄像头；

所述对于步骤3的预警，利用多模态视觉感知子系统进行实时追踪，实现联动特性具体步骤包括：

步骤4.1)，采集所有监测单元在无故障时的红外图像和可见光图像；当某一监测单元发生故障出现预警时，采集其红外图像和可见光图像，与无故障时的红外图像和可见光图像对比，确定预警事件的红外图像特征及可见光图像特征；

步骤4.2)，根据步骤4.1)获得的红外图像特征及可见光图像特征，通过云台调整可见光摄像头的角度，对事件进行实时跟踪；

步骤4.3)，超出发生预警事件的监测单元的监控边界时，由多模态视觉感知子系统的摄像头捕捉故障越过边界的位置，联合相邻监测单元，重复执行监测过程，实现对故障的实时追踪。

本发明的进一步改进在于，步骤4中，

所述综合步骤3的预警结果，得到储能站运行安全态势的总体评估结果的具体步骤包括：

预设5个安全态势评估指标，包括：异常闯入安全度、电池过热安全度、设备外部过热安全度、设备放电安全度和火灾安全度；

式中，breakin为在时间段T₁内发生异常闯入的次数，BREAKIN_max为异常闯入次数阈值；

式中，overheat_b为在时间段T₂内发出电池过热预警的次数，OVERHEAT_B_max为电池过热预警次数阈值；

式中，overheat_s为在时间段T₃内发出设备外部过热预警的总次数，OVERHEAT_S_max为设备外部过热预警次数阈值；

式中，discharge为在时间段T₄内发出设备放电预警的总次数，DISCHARGE_max为设备放电预警次数阈值；

式中，fire为在时间段T₅内发出火灾预警的总次数，FIRE_max为火灾预警次数阈值；

基于安全态势评估指标的计算结果，对储能站作安全态势评估的画像，将画像面积与总面积的百分比作为衡量安全态势的依据。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的系统，通过对安全态势要素采集各子系统的信息进行采集，更新安全态势评估结果，给出实时预警信息；同时，通过实时联动对故障点进行追踪，能够自主评估故障的严重程度，可快速发现故障。

现有的储能站的安全消防监测系统，其功能仅限于对安防和火灾故障进行报警，无法对储能站的安全态势进行全面定性的评估，导致储能站的安全态势只有报警和无报警两个状态，评估结果不准确，参考价值极低。本发明基于储能站内的安全消防监测系统及储能站运行管理系统，融合系统内的信息，实现对不同故障类型进行全面评估及预警，并结合预警结果，定性地评估储能站的安全态势，评估更为全面、准确，具有极高的参考价值，为储能站安全运行提供可靠的参考依据，保障储能战的安全稳定运行。

现有的储能站安全消防监测系统，其各部分功能相对孤立，不同的报警系统没有联系，且无法对故障点进行实时定位和跟踪，不能最大限度地精确采集异常安全情况的信息，使得储能站运行过程中存在较大的安全隐患。本发明基于储能站设备的实际物理布局，将储能站内部空间划分为大小不相等或相等的单元，每个单元可以发出所有不同类型的预警信息，并基于单元的空间位置对故障进行粗定位，同时调动该单元内的多模态视觉感知子系统，实时跟踪故障发生的精确位置，第一时间对其进行精确定位，并在最短时间内排除故障，保障储能站的安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警系统的示意图；

图2是本发明实施例的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中，储能站内部空间划分示意图；

图4是本发明实施例中，正常情况的储能站安全态势示意图；

图5是本发明实施例中，部分电池过热时的储能站安全态势示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警系统，包括：安全态势要素采集系统和安全态势评估及预警系统。本发明通过对安全态势要素采集各子系统的信息进行采集，更新安全态势评估结果，给出实时预警信息；同时，通过实时联动对故障点进行追踪。

本发明实施例中，安全态势要素采集系统包括：

消防监测子系统，用于采集消防信息。

多模态视觉感知子系统，用于采集多模态视觉信息。

电池管理子系统，用于采集电池运行参数信息。

储能站运行监测子系统，用于采集储能站运行参数信息。

环境监测子系统，用于采集环境信息。

安防子系统，用于采集安防信息。

可选的，每个子系统的构成如下：

(1)消防监测子系统，包括：感温探测器、吸气式火灾探测器、光束烟感探测器、氢气探测器。

(2)多模态视觉感知子系统，包括：可见光摄像头、紫外光摄像头、红外光摄像头。

(3)电池管理子系统：电压、电流、电池内温度、电池组放射电弧次数、荷电状态(SOC)、极限容量比率(SOH)。

(4)储能站运行监测系统：储能变流器(PCS)交直流侧开关状态、交直流侧电流值、电池运行状态(停机、待机、充电、放电)、电池日充日放电量等。

(5)环境监测子系统：室内温度传感器、湿度传感器、空调、通风系统。

(6)安防子系统：电子围栏、微波移动侦测。

请参阅图2，本发明实施例的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警方法，包括以下步骤：

步骤1，利用布置在储能站内的安全态势要素采集系统实时收集消防信息、多模态视觉信息、电池运行参数信息、储能站运行参数信息、环境信息和安防信息。

步骤2，根据储能站各类传感器、报警器和运行设备的分布，实现储能站内部空间的划分方法。

步骤3，融合安防子系统和多模态视觉感知子系统信息，实现异常闯入预警；

步骤4，融合电池管理子系统、储能站运行监测子系统和环境监测子系统信息，实现电池内部过热故障评估及预警；

步骤5，基于多模态视觉感知子系统，实现储能站设备过热及放电故障评估及预警；

步骤6，融合多模态视觉感知子系统和消防监测子系统信息，实现火灾预警；

步骤7，对步骤3至步骤6的预警，利用多模态视觉感知子系统进行实时追踪，实现联动特性。

步骤8，综合步骤3至步骤6的结果，得到储能站运行安全态势的总体评估结果。

本发明实施例中，储能站内部空间的划分方法，包括以下步骤：

S3.1根据储能站内部各类传感器、报警器和运行设备的物理布局，将内部空间分成若干个监测单元；根据单元内设备的实际分布情况，确定该单元所需要的预警功能；每个监测单元的大小不可以不相等。请参阅图3，展示了储能站部分内部空间的划分示意图，其中区域1-6含有电池组，其预警功能包括异常闯入预警、电池内部过热故障评估及预警、设备外部过热及放电故障评估及预警、火灾预警；区域7、8为走廊区域，不包含任何设备，其预警功能仅包括异常闯入预警和火灾预警。

S3.2对于每个监测单元，确定所有与其相邻的监测单元的相对位置，明确每个监测单元的边界。

S3.3对于各类传感器、报警器，确定其监测范围与监测单元的对应关系。

本发明实施例中，通过融合安防子系统和多模态视觉感知子系统信息，实现异常闯入预警，包括以下步骤：

S4.1定义三类闯入类型，包括：非授权人员闯入、动物闯入、杂物意外落入。

S4.2异常物体闯入时，电子围栏或微波移动侦测装置发出报警信号，并确定异常物体闯入的目标监测单元，根据目标监测单元所对应的可见光摄像头采集闯入物体的可见光图像，对可见光图像进行识别判断异常闯入的类型，若为人员闯入则通过人脸识别判定是否为非授权人员闯入；通过联合其他可见光摄像头及安防子系统的传感器，观测异常闯入物体的区域转移情况，对其进行连续跟踪观测。

本发明实施例中，融合电池管理子系统、储能站运行监测子系统和环境监测子系统信息，实现电池内部过热故障评估及预警，包括以下步骤：

S5.1考虑影响电池工作温度的所有因素，由环境监测子系统采集环境温度、环境相对湿度、空调及通风系统工作状态、电池管理子系统采集电池累计使用时长、储能站运行监测子系统采集电池工作状态。定义电池在标准状态下的工作温度上限为T_U，当以上因素与标准状态有偏差时，对工作温度上限的综合影响系数为f(T)，则电池的实际工作温度上限为T′_U＝f(T)T_U，每经过时间间隔d₁，更新一次T′_U；其中可选的，T_U＝50℃,t₁＝2h。

S5.2通过电池管理子系统采集获得第i个电池的实时温度T_i，当T_i>T′_U时，设定过热时间阈值t₂，记T_i>T′_U的持续时间为t，若t>t₂,则认定该电池过热，对该电池发出过热故障预警；其中可选的，t₂＝2.5min。

本发明实施例中，基于多模态视觉感知子系统，实现储能站设备外部过热及放电故障评估及预警，包括以下步骤：

S6.1由多模态视觉感知子系统采集储能站设备外部的可见光图像、红外热成像图像和紫外图像。

S6.2定义当前状态下设备外部的正常温度上限，并确定该温度在红外热成像下的相应颜色；当在融合图像中观测到设备外表面颜色持续深于该温度上限所对应的颜色时，则认为该设备过热。

S6.3将可见光图像的中设备的物理布局映射到紫外图像上，确定设备外部放电在储能站中所处的物理区域；实时监测储能站内部各设备的放电情况，并定义放电量安全阈值；正常情况下，储能站内部设备的放电量低于安全阈值；当某设备的放电量超过该安全阈值时，对该设备发出放电故障预警。

本发明实施例中，融合多模态视觉感知子系统和消防监测子系统信息，实现火灾预警，包括以下步骤：

S7.1通过多模态视觉感知子系统采集可见光图像和红外热成像图像，经融合得到空间区域的红外可见光图像，实时监测空间区域内的温度，实现火灾预警。

S7.2将每个单元的火灾预警等级分为4级，用数字1-4表示，数字越大，代表预警情况越严重；其中，可见光的预警优先度最高，其次是探测器，最后是红外热成像监测，每个等级与其对应状况如表1所示。

表1.每个等级与其对应状况

S7.3当火灾预警等级>2时，定位报警器所在的单元，得知火灾的粗略位置。

本发明实施例中，利用多模态视觉感知子系统进行实时追踪，实现联动特性，包括以下步骤：

S8.1对于所有监测单元，采集该监测单元在无故障时的红外和可见光图像；当某一监测单元预警时，采集该监测单元的红外可见光图像，与正常无故障时的红外及可见光图像对比，确定该预警事件的红外图像及可见光图像特征。

S8.2根据步骤S8.1获得的特征，通过云台调整摄像头的角度，对事件进行实时跟踪。

S8.3当故障发生转移而超出该监测单元的监控边界时，由多模态视觉感知子系统的摄像头捕捉其越过边界的位置，调动相应的相邻监测单元，重复执行监测过程，实现对故障的实时追踪。

本发明实施例中，储能站运行安全态势的总体评估结果通过以下步骤获得：

S9.1定义5个安全态势评估指标：异常闯入安全度、电池过热安全度、设备外部过热安全度、设备放电安全度、火灾安全度。

S9.2各安全态势评估指标的计算方法如下：

各安全态势评估指标的计算方法如下：

其中，breakin为在最近一段时间T₁内发生异常闯入的次数，BREAKIN_max为异常闯入次数阈值，T₁＝30天，BREAKIN_max＝5次。

其中，overheat_b为在最近一段时间T₂内发出电池过热预警的次数，OVERHEAT_B_max为电池过热预警次数阈值，T₂＝360天，OVERHEAT_B_max＝3次

其中，overheat_s为在最近一段时间T₃内发出设备外部过热预警的总次数，OVERHEAT_S_max为设备外部过热预警次数阈值，T₃＝360天，OVERHEAT_S_max＝3次。

其中，discharge为在最近一段时间T₄内发出设备放电预警的总次数，DISCHARGE_max为设备放电预警次数阈值，T₄＝360天，DISCHARGE_max＝3次。

其中，fire为在最近一段时间T₅内发出火灾预警的总次数，FIRE_max为火灾预警次数阈值，T₅＝3年，FIRE_max＝1次。

S9.3基于各指标在步骤4.3的计算结果，对储能站作安全态势评估的画像，将画像面积与总面积的百分比作为衡量安全态势的依据，面积越大，则安全状况越好。正常情况下，储能站正常运转，画像面积等于总面积,请参阅图4。当某一部分出现故障时，相应区域面积向内缩小，实时反应故障类别和故障严重程度。当储能站在过去30天内发生1次异常闯入时，其安全态势画像请参阅图5。

综上，本发明公开了一种具有实时联动特性的储能站运行安全态势评估及预警系统，包括安全态势要素采集系统和安全态势评估及预警系统。安全态势要素采集系统包括消防监测子系统、多模态视觉感知子系统、电池管理子系统、储能站运行监测子系统、环境监测子系统、安防子系统；安全态势评估及预警系统包括闯入预警系统、电池内部过热故障评估及预警系统、储能站设备过热及放电故障评估及预警系统、火灾预警系统、储能站总体安全态势评估系统。安全态势评估及预警系统运行于中央处理服务器，安全态势要素采集数据及评估和预警结果统一显示于大屏系统。安全态势评估及预警系统根据各安全态势要素采集系统，更新安全态势评估结果并发出实时预警信息，以安全态势画像的面积作为衡量标准，同时调整可见光摄像头的位置，对故障点进行实时追踪，实现实时联动特性。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警方法，其特征在于，基于一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警系统，所述系统包括：

安全态势要素采集单元，包括：

消防监测子系统，用于采集消防信息；

多模态视觉感知子系统，用于采集多模态视觉信息，用于实现实时追踪；

电池管理子系统，用于采集电池运行参数信息；

储能站运行监测子系统，用于采集储能站运行参数信息；

环境监测子系统，用于采集环境信息；

安防子系统，用于采集安防信息；

评估及预警单元，用于根据储能站各类设备分布，实现储能站内部空间划分；融合安防子系统和多模态视觉感知子系统采集信息，实现异常闯入预警；融合电池管理子系统、储能站运行监测子系统和环境监测子系统采集信息，实现电池内部过热故障评估及预警；基于多模态视觉感知子系统采集信息，实现储能站设备过热及放电故障评估及预警；融合多模态视觉感知子系统和消防监测子系统采集信息，实现火灾预警；综合预警结果，得到储能站运行安全态势的总体评估结果；

其中，所述安全态势要素采集单元中：

消防监测子系统包括：感温探测器、吸气式火灾探测器、光束烟感探测器和氢气探测器中的一种或多种；

多模态视觉感知子系统包括：可见光摄像头、紫外光摄像头和红外光摄像头中的一种或多种；

电池管理子系统采集的信息包括：电压、电流、电池内温度、电池组放射电弧次数、荷电状态和极限容量比率中的一种或多种；

储能站运行监测子系统采集的信息包括：储能变流器交直流侧开关状态、交直流侧电流值、电池运行状态和电池日充日放电量中的一种或多种；

环境监测子系统包括：温度传感器、湿度传感器、空调和通风系统中的一种或多种；

安防子系统包括：电子围栏和微波移动侦测中的一种或两种；

所述储能站安全态势评估及预警方法包括以下步骤：

步骤1，利用布置在储能站内的安全态势要素采集单元实时收集消防信息、多模态视觉信息、电池运行参数信息、储能站运行参数信息、环境信息和安防信息；

步骤2，根据储能站各类设备的分布，实现储能站内部空间的划分；

步骤3，融合安防子系统和多模态视觉感知子系统采集信息，实现异常闯入预警；融合电池管理子系统、储能站运行监测子系统和环境监测子系统采集信息，实现电池内部过热故障评估及预警；基于多模态视觉感知子系统，实现储能站设备过热及放电故障评估及预警；融合多模态视觉感知子系统和消防监测子系统采集信息，实现火灾预警；

步骤4，对于步骤3的预警，利用多模态视觉感知子系统进行实时追踪，实现联动特性；综合步骤3的预警结果，得到储能站运行安全态势的总体评估结果；

步骤3中，所述融合安防子系统和多模态视觉感知子系统采集信息，实现异常闯入预警具体步骤包括：

步骤S1，设定三类异常物体闯入类型，包括：非授权人员闯入、动物闯入和杂物意外落入；

步骤S2，异常物体闯入时，电子围栏或微波移动侦测装置发出报警信号，确定异常物体闯入的目标监测单元；通过目标监测单元对应的多模态视觉感知子系统采集异常物体的可见光图像，根据可见光图像识别判断闯入类型；

联合与目标监测单元相邻的监测单元对应的安全态势要素采集单元，观测异常物体的区域转移情况，实现连续跟踪观测；

步骤4中，所述对于步骤3的预警，利用多模态视觉感知子系统进行实时追踪，实现联动特性具体步骤包括：

步骤4.1)，采集所有监测单元在无故障时的红外图像和可见光图像；当某一监测单元发生故障出现预警时，采集其红外图像和可见光图像，与无故障时的红外图像和可见光图像对比，确定预警事件的红外图像特征及可见光图像特征；

步骤4.2)，根据步骤4.1)获得的红外图像特征及可见光图像特征，通过云台调整可见光摄像头的角度，对事件进行实时跟踪；

步骤4.3)，超出发生预警事件的监测单元的监控边界时，由多模态视觉感知子系统的摄像头捕捉故障越过边界的位置，联合相邻监测单元，重复执行监测过程，实现对故障的实时追踪；

步骤4中，所述综合步骤3的预警结果，得到储能站运行安全态势的总体评估结果的具体步骤包括：

预设5个安全态势评估指标，包括：异常闯入安全度、电池过热安全度、设备外部过热安全度、设备放电安全度和火灾安全度；

式中，breakin为在时间段T₁内发生异常闯入的次数，BREAKIN_max为异常闯入次数阈值；

式中，overheat_b为在时间段T₂内发出电池过热预警的次数，OVERHEAT_B_max为电池过热预警次数阈值；

式中，overheat_s为在时间段T₃内发出设备外部过热预警的总次数，OVERHEAT_S_max为设备外部过热预警次数阈值；

式中，discharge为在时间段T₄内发出设备放电预警的总次数，DISCHARGE_max为设备放电预警次数阈值；

式中，fire为在时间段T₅内发出火灾预警的总次数，FIRE_max为火灾预警次数阈值；

基于安全态势评估指标的计算结果，对储能站作安全态势评估的画像，将画像面积与总面积的百分比作为衡量安全态势的依据。

2.根据权利要求1所述的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警方法，其特征在于，步骤2具体包括：

步骤2.1，根据储能站内各类设备的物理布局，将内部空间分成若干个监测单元；根据监测单元内的设备分布情况，确定监测单元需要的预警功能；其中，每个监测单元的大小相等或不相等；

步骤2.2，对于每个监测单元，确定所有与其相邻的监测单元的相对位置，明确每个监测单元的边界；

步骤2.3，确定各系统监测范围与监测单元的对应关系。

3.根据权利要求1所述的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警方法，其特征在于，步骤3中，

电池管理子系统采集的信息包括：电压、电流、电池内温度、电池组放射电弧次数、荷电状态和极限容量比率；储能站运行监测子系统采集的信息包括：储能变流器交直流侧开关状态、交直流侧电流值、电池运行状态和电池日充日放电量；环境监测子系统包括：温度传感器、湿度传感器、空调和通风系统；

所述融合电池管理子系统、储能站运行监测子系统和环境监测子系统采集信息，实现电池内部过热故障评估及预警具体步骤包括：

步骤1)，对于预定运行状态的电池，设定影响电池工作温度的因素的标准状态；在所述预定运行状态时，所有影响因素都处在标准状态下的电池温度上限为T_U；其中，影响电池工作温度的因素包括：电压、电流、荷电状态、环境温度、环境湿度、空调及通风系统工作情况；

电池的实际工作温度上限为T′_U＝f(T)T_U；

式中，f(T)为影响因素与标准状态有偏差时，对电池的工作温度上限的综合影响系数；

每经过时间间隔t₁，更新一次T′_U；

步骤2)，通过电池管理子系统采集获得第i个电池的工作温度T_i；当T_i>T′_U时，设定过热时间阈值t₂，T_i>T′_U的持续时间为t；若t>t₂,则认定电池过热，发出电池过热故障预警。

4.根据权利要求1所述的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警方法，其特征在于，步骤3中，所述基于多模态视觉感知子系统，实现储能站设备过热及放电故障评估及预警具体步骤包括：

由多模态视觉感知子系统采集储能站设备外部的可见光图像、红外热成像图像和紫外图像；

设定预设状态下设备外表面的正常温度上限，确定正常温度上限在红外热成像下的对应颜色；

当观测到设备外表面颜色深于正常温度上限所对应的颜色时，认为设备过热；

将可见光图像的中设备的物理布局映射到紫外图像上，确定设备外部放电在储能站中所处的物理区域；监测储能站内部各设备的放电情况，定义放电量安全阈值；当某设备的放电量超过安全阈值时，对设备发出放电故障预警。

5.根据权利要求1所述的一种具有联动特性的储能站安全态势评估及预警方法，其特征在于，步骤3中，所述融合多模态视觉感知子系统和消防监测子系统采集信息，实现火灾预警具体步骤包括：

通过消防监测子系统采集消防预警信息；

通过多模态视觉感知子系统采集可见光图像和红外热成像图像，融合得到空间区域的红外可见光图像，监测空间区域内的温度，实现火灾预警。

Images