CN112164198A - 火灾检测方法及不间断电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种火灾检测方法及不间断电源，所述不间断电源包括机箱以及位于所述机箱内的多个功能模块，所述方法包括：获取所述机箱的出风口温度和进风口温度，以及所述机箱内的预设检测点的温度变化率；获取所述不间断电源的负载率，并根据所述负载率获取对应的变化率阈值；在所述出风口温度和进风口温度之差超过预设温度阈值，且所述温度变化率大于所述变化率阈值时确认所述不间断电源内部出现火灾。本发明通过采集机箱出风口温度、进风口温度以及机箱内的预设检测点的温度，并结合不间断电源当前的负载率判断其内部是否出现火灾，能够更加全面、准确的监测不间断电源内部的火灾危险温度，对火灾的检测更准确、更全面，避免了误告警。

Description

火灾检测方法及不间断电源
技术领域
本发明涉及不间断电源领域，更具体地说，涉及一种火灾检测方法及不间断电源。
背景技术
不间断电源(UPS)是目前应用较为广泛的供配电设备的后备保护电源。不间断电源将市电进行整流后充电至蓄电池，当市电出现异常后切换至蓄电池供电，逆变至负载使用。当市电输入正常时，不间断电源作为交流市电稳压器将市电稳压后供应给负载使用，同时向机内电池充电。
在现有的不间断电源中，高频模块机的应用越来越广泛，而高频模块机功率密度高、器件布局紧凑，在半导体器件异常损坏后，其电拉弧和四溅的导电碎屑可能会造成二次故障，严重时可引起火灾。
目前，如果发生火灾等异常情况，通常通过建筑物内的其它消防设备进行侦测，并通过建筑物内的消防设备进行灭火。这可能导致因无法及时侦测到初期火灾异常情况，而延误灭火的最佳时机。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述不间断电源因过温信号滞后，导致出现火灾失控风险的问题，提供一种火灾检测方法及不间断电源。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种火灾检测方法，应用于不间断电源，所述不间断电源包括机箱以及位于所述机箱内的多个功能模块，且所述机箱上具有进风口和出风口，所述方法包括：
获取所述机箱的出风口温度和进风口温度，以及所述机箱内的预设检测点的温度变化率；
获取所述不间断电源的负载率，并根据所述负载率获取对应的变化率阈值；
在所述出风口温度和进风口温度之差超过预设温度阈值，且所述温度变化率大于所述变化率阈值时确认所述不间断电源内部出现火灾。
优选地，所述获取所述机箱的出风口温度和进风口温度，以及所述机箱内的预设检测点的温度变化率，包括：
按照预设周期获取所述出风口温度、进风口温度以及预设检测点的温度；
根据当前周期的预设检测点的温度与前一周期的预设检测点的温度计算当前周期的预设检测点的温度变化率。
优选地，所述方法还包括：按照所述预设周期获取外界的环境温度；
所述根据所述负载率获取对应的变化率阈值，包括：
根据当前周期的环境温度获得当前的环境温度系数，根据所述不间断电源的当前的负载率获得当前的负载率系数，以及根据所述不间断电源的当前的负载率获得当前允许的温度变化率；
根据以下计算式计算当前的变化率阈值D：
D＝At×Bt×Ct
At为当前允许的温度变化率，Bt为当前的负载率系数，Ct为当前的环境温度系数。
优选地，所述机箱内的多个功能模块包括直流母线电容；所述预设检测点与所述直流母线电容相邻设置；
所述当前允许的温度变化率为所述机箱的进风口被遮挡时，所述预设检测点的温度变化率。
优选地，所述方法还包括：
在所述温度变化率不大于所述变化率阈值时，根据所述不间断电源由开机到稳态过程中的温度变化率曲线判断所述机箱的进风口是否被遮挡。
优选地，所述方法还包括在确认所述不间断电源内部出现火灾时执行以下步骤：
向监控系统发送告警消息。
优选地，所述方法还包括在确认所述不间断电源内部出现火灾时执行以下步骤：
断开所述不间断电源的电池回路的开关装置，以及断开电池直流能量源；
判断所述不间断电源的整流器和逆变器是否异常，并在所述整流器和逆变器无异常时使所述不间断电源工作于主路逆变供电模式，在所述整流器和逆变器无异常时使所述不间断电源工作于旁路供电模式。
优选地，所述方法还包括：
获取所述不间断电源的外部关联设备的状态；
在接收到所述外部关联设备的火灾告警信号时，使所述不间断电源维持供电模式不变，并生成火灾告警记录和发出火灾告警信号。
优选地，所述外部关联设备包括以下一个或多个：烟雾探测器、温度检测装置。
本发明实施例还提供一种不间断电源，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述火灾检测方法方法的步骤。
实施本发明的火灾检测方法及不间断电源具有以下有益效果：通过采集机箱出风口温度、进风口温度以及机箱内的预设检测点的温度，判断不间断电源内部是否出现火灾，能够更加全面、准确的监测不间断电源内部的火灾危险温度，对火灾的检测更准确、更全面，避免了误告警。相较于传统只监测主要大功率发热元器件的温度的方式，本发明增加了间接温度监测点来监测UPS设备内部的火灾危险温度，可有效避免误告警。
附图说明
图1是本发明实施例提供的火灾检测方法的流程示意图；
图2是不间断电源在30％负载率工况下的直流母线电容附近腔室内的温度变化曲线示意图；
图3是不间断电源在50％负载率工况下的直流母线电容附近腔室内的温度变化曲线示意图；
图4是不间断电源在75％负载率工况下的直流母线电容附近腔室内的温度变化曲线示意图；
图5是不间断电源在100％负载率工况下的直流母线电容附近腔室内的温度变化曲线示意图；
图6是本发明实施例提供的不间断电源的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明实施例提供的火灾检测方法的流程示意图，该火灾检测方法可应用于不间断电源，并检测不间断电源内部是否出现火灾。上述不间断电源包括机箱以及位于机箱内的多个功能模块(具体包括输入输出功率电缆接线区、直流母线电容、整流器、逆变器、静态开关、电气隔离器件、滤波器件、散热器等)，且机箱上具有进风口和出风口(进风口和出风口之间形成散热风道，上述功能模块位于散热风道内)。本实施例的方法可由不间断电源的控制装置(例如主控板)执行，且该方法包括：
步骤S11：获取机箱的出风口温度和进风口温度以及机箱内的预设检测点的温度变化率。
具体地，可通过在机箱的进风口和出风口分别设置温度检测装置(例如热敏电阻等，可贴于相关设备的表面)，并通过上述温度检测装置获得进风口和出风口的环境温度。预设检测点位于机箱内部，即上述温度变化率反应了机箱的腔室内的环境温度变化。由于在不间断电源内部，受温度影响最大、最敏感的器件为半导体开关管和直流母线电容，且直流母线电容在最严重故障时会引起火灾，因此可将预设检测点设置为直流母线电容附近，即通过在直流母线电容的附近设置温度检测装置(例如热敏电阻等)，来获得直流母线电容附近的环境温度。当然，在实际应用中，也可选择机箱内的其他功能模块的附近位置作为预设检测点，并通过相应的温度传感器进行温度检测。
在本发明的一个实施例中，可通过以下方式获取预设检测点的温度变化绿：根据当前周期的预设检测点的温度与前一周期的预设检测点的温度计算当前周期的预设检测点的温度变化率。上述温度变化率可根据以下计算式计算获得：
A＝(T-B)/△t (1)
其中A为温度与时间变化的系数，即温度变化率，B为预设检测点在第一时间点t1的温度(初始温度)，T为预设检测点在第二时间点t2的温度，且△t＝t2-t1。
此外，还可先存储预设检测点的温度变化曲线，然后再根据温度变化曲线获得预设检测点的温度变化率。
步骤S12：获取不间断电源的负载率，并根据上述负载率获取对应的变化率阈值。
不间断电源的负载率可通过检测不间断电源的输出电压和输出电流获得，即根据输出电压和输出电流计算不间断电源的输出功率，然后再将上述输出功率与不间断电源的额定功率之比求得不间断电源的负载率。
在本发明的另一实施例中，为提高火灾检测的准确性，还可先检测外界(即机箱外部)的环境温度，并结合外界的环境温度获取变化率阈值。具体地，可先按照预设周期(与不间断电源的负载率的检测周期相同)获取外界的环境温度；然后根据当前周期的环境温度获得当前的环境温度系数，根据不间断电源的当前的负载率获得当前的负载率系数，以及根据不间断电源的当前的负载率获得当前允许的温度变化率；最后再根据以下计算式(2)计算当前的变化率阈值D：
D＝At×Bt×Ct (2)
At为当前允许的温度变化率，Bt为当前的负载率系数，Ct为当前的环境温度系数。
通常，不间断电源从上电到稳态过程中，当前允许的温度变化率为a，且不同负载率下的a值不同(具体可通过实验测得，例如，该当前允许的温度变化率为，在对应的负载率下，机箱的进风口被遮挡时测得的预设检测点的温度变化率)；不间断电源处于稳态工况下，当前允许的温度变化率为b，且在整个稳态工作过程中允许的温度变化率接近于0。
当外部环境温度为0℃以下时，当前的环境温度系数为1；当外部环境温度为0～25℃时，当前的环境温度系数为2.5；当外部环境温度为25～40℃时，当前的环境温度系数为3；当外部环境温度为40℃以上时，当前的环境温度系数为4。
步骤S13：在出风口温度和进风口温度之差超过预设温度阈值(例如该预设温度阈值可以为40℃)，且温度变化率大于变化率阈值时确认不间断电源内部出现火灾。即根据步骤S11中获得的出风口温度和进风口温度、机箱内的预设检测点的温度变化率和步骤S12中获得的变化率阈值判断不间断电源内部是否出现火灾。具体地，在出风口温度和进风口温度之差超过预设温度阈值，且温度变化率大于变化率阈值时确认不间断电源内部出现火灾。
上述步S11-S13在不间断电源运行过程中实时执行。
上述火灾检测方法，通过机箱内预设检测点的温度变化率可判断是否发生火灾(不间断电源的内部和外部火灾都可能导致机箱内预设检测点的温度变化率异常)，同时通过机箱的进风口和出风口之间的温度差确认是不间断电源的内部还是外部发生火灾(由于在不间断电源内部发生火灾时，机箱的进风口和出风口之间的温度差必然上升，而在不间断电源外部发生火灾时，机箱的进风口和出风口之间的温度同时上升)，从而可有效区分不间断电源发生火灾的位置，提高火灾检测的准确性，有效避免误告警。并且，上述方法在提高火灾告警的准确性和及时性的同时，无需增加额外的检测装置(例如烟雾探测器、红外火焰探测器、特殊气体探测器等)，成本相对较低。
相应地，上述火灾检测方法除了步骤S11-S13外，还可包括：在出风口温度和进风口温度之差不超过预设温度阈值，且温度变化率大于变化率阈值时确认不间断电源外部出现火灾。
具体地，结合图2所示，为不间断电源在负载率为30％左右工况下的直流母线电容附近腔室内的温度变化曲线(横坐标为时间，纵坐标为直流母线电容附近腔室内的温度，且进风口被异物遮挡)。此时，不间断电源从开机到稳态下，其温度变化率为：(45-40)/(173-62)＝0.045(℃/S)，而当不间断电源达到稳态时，其温度变化率(即温度变化曲线的斜率)基本为0。相应的温度负载率系数为1(即在不间断电源的负载率为30％时，温度负载率系数为1)。在上述步骤S12中，结合计算式(2)及根据外部环境温度获得的当前的环境温度系数、与当前允许的温度变化率(与上述的温度变化率对应)，即可求得此时的变化率阈值。
结合图3所示，为不间断电源在负载率为50％左右工况下的直流母线电容附近腔室内的温度变化曲线(横坐标为时间，纵坐标为直流母线电容附近腔室内的温度，且进风口被异物遮挡)。此时，不间断电源从开机到稳态下，温度变化率为：(45-35)/(173-62)＝0.09(℃/S)，而当不间断电源达到稳态时，其温度变化率(即温度变化曲线的斜率)基本为0。相应的温度负载率系数为2(即在不间断电源的负载率为50％时，温度负载率系数为2.5)。在上述步骤S12中，结合计算式(2)及根据外部环境温度获得的当前的环境温度系数、与当前允许的温度变化率(与上述的温度变化率对应)，即可求得此时的变化率阈值。
结合图4所示，为不间断电源在负载率为75％左右工况下的直流母线电容附近腔室内的温度变化曲线(横坐标为时间，纵坐标为直流母线电容附近腔室内的温度，且进风口被异物遮挡)。此时，不间断电源从开机到稳态下，温度变化率为：(68-54)/(173-62)＝0.126(℃/S)，而当不间断电源达到稳态时，其温度变化率(即温度变化曲线的斜率)基本为0。相应的温度负载率系数为3(即在不间断电源的负载率为75％时，温度负载率系数为3)。在上述步骤S12中，结合计算式(2)及根据外部环境温度获得的当前的环境温度系数、与当前允许的温度变化率(与上述的温度变化率对应)，即可求得此时的变化率阈值。
结合图5所示，为不间断电源在负载率为100％左右工况下的直流母线电容附近腔室内的温度变化曲线(横坐标为时间，纵坐标为直流母线电容附近腔室内的温度，且进风口被异物遮挡)。此时，不间断电源从开机到稳态下，温度变化率为：(65-40)/(230-90)＝0.179(℃/S)，而当不间断电源达到稳态时，其温度变化率(即温度变化曲线的斜率)基本为0。相应的温度负载率系数为4(即在不间断电源的负载率为100％时，温度负载率系数为4)。在上述步骤S12中，结合计算式(2)及根据外部环境温度获得的当前的环境温度系数、与当前允许的温度变化率(与上述的温度变化率对应)，即可求得此时的变化率阈值。
根据以上图2-5可知，即使在进风口被遮挡的情况下，不间断电源在无火灾发生时，其温度变化率始终不超过0.179(℃/S)，而在进风口未被阻挡时，其温度变化率更小。以上图2-5以直流母线电容附近位置作为预设检测点为例对本发明的方法进行了说明，在实际应用中，也可选择其他功能模块作为预设检测点，并采用相同的方式实现不间断电源内部火灾报警。
在本发明的另一实施例中，上述火灾检测方法除了包括步骤S11-S13外，还可包括：
在温度变化率不大于变化率阈值时，根据不间断电源由开机到稳态过程中的温度变化率曲线判断机箱的进风口是否被遮挡。
具体地，该步骤可通过提前设置的几个温度变化率曲线实现，即通过在不间断电源由开机到稳态过程中实时计算温度变化率，并根据该温度变化率与提前设置的温度变化率曲线来判断机箱进风口的情况，并输出相应的报警信息，从而保证不间断电源安全运行。
在本发明的又一实施例中，上述火灾检测方法除了图1中步骤S11-S13外，还包括：在确认不间断电源内部出现火灾时执行以下步骤：
断开不间断电源的电池回路的开关装置(即断开电池与其他设备的电性连接)，以及断开电池直流能量源；
判断不间断电源的整流器和逆变器是否异常，并在整流器和逆变器无异常时使不间断电源工作于主路逆变供电模式，在整流器和逆变器无异常时使不间断电源工作于旁路供电模式。
通过上述方式，可在不间断电源内部发生火灾时保障供电连续性。此外，在确认不间断电源内部出现火灾时，还可通过不间断电源的监控单元记录火灾告警并发出声光告警，且将火灾告警通过远程通信上传至不间断电源的上级机房监控系统。
在本发明的又一实施例中，上述方法处理图1中步骤S11-S13外，还包括：
获取不间断电源的外部关联设备(例如电池房的火灾探测器、不间断电源所在机房的火灾探测器等)的状态；
在接收到外部关联设备的火灾告警信号(即不间断电源的外部出现火灾)时，使不间断电源维持供电模式不变，并生成火灾告警记录和发出火灾告警信号。同时还可发出声光告警，并将火灾告警通过远程通信上传至不间断电源的上级机房监控系统。
本发明实施例还提供一种不间断电源6，如图6所示，该不间断电源包括存储器61和处理器62(该存储器61和处理器62可位于不间断电源的主控板)，所述存储器61中存储有可在所述处理器62上运行的计算机程序；上述处理器62执行所述计算机程序时实现如上火灾检测方法的步骤。
本实施例中的不间断电源6与上述图1对应实施例中的火灾检测方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的火灾检测方法、不间断电源，可以通过其它的方式实现。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火灾检测方法，应用于不间断电源，所述不间断电源包括机箱以及位于所述机箱内的多个功能模块，且所述机箱上具有进风口和出风口，其特征在于，所述方法包括：
获取所述机箱的出风口温度和进风口温度，以及所述机箱内的预设检测点的温度变化率；
获取所述不间断电源的负载率，并根据所述负载率获取对应的变化率阈值；
在所述出风口温度和进风口温度之差超过预设温度阈值，且所述温度变化率大于所述变化率阈值时确认所述不间断电源内部出现火灾。
2.根据权利要求1所述的火灾检测方法，其特征在于，所述获取所述机箱的出风口温度和进风口温度，以及所述机箱内的预设检测点的温度变化率，包括：
按照预设周期获取所述出风口温度、进风口温度以及预设检测点的温度；
根据当前周期的预设检测点的温度与前一周期的预设检测点的温度计算当前周期的预设检测点的温度变化率。
3.根据权利要求2所述的火灾检测方法，其特征在于，所述方法还包括：按照所述预设周期获取外界的环境温度；
所述根据所述负载率获取对应的变化率阈值，包括：
根据当前周期的环境温度获得当前的环境温度系数，根据所述不间断电源的当前的负载率获得当前的负载率系数，以及根据所述不间断电源的当前的负载率获得当前允许的温度变化率；
根据以下计算式计算当前的变化率阈值D：
D＝At×Bt×Ct
At为当前允许的温度变化率，Bt为当前的负载率系数，Ct为当前的环境温度系数。
4.根据权利要求3所述的火灾检测方法，其特征在于，所述机箱内的多个功能模块包括直流母线电容；所述预设检测点与所述直流母线电容相邻设置；
所述当前允许的温度变化率为所述机箱的进风口被遮挡时，所述预设检测点的温度变化率。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的火灾检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述温度变化率不大于所述变化率阈值时，根据所述不间断电源由开机到稳态过程中的温度变化率曲线判断所述机箱的进风口是否被遮挡。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的火灾检测方法，其特征在于，所述方法还包括在确认所述不间断电源内部出现火灾时执行以下步骤：
向监控系统发送告警消息。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的火灾检测方法，其特征在于，所述方法还包括在确认所述不间断电源内部出现火灾时执行以下步骤：
断开所述不间断电源的电池回路的开关装置，以及断开电池直流能量源；
判断所述不间断电源的整流器和逆变器是否异常，并在所述整流器和逆变器无异常时使所述不间断电源工作于主路逆变供电模式，在所述整流器和逆变器无异常时使所述不间断电源工作于旁路供电模式。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的火灾检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述不间断电源的外部关联设备的状态；
在接收到所述外部关联设备的火灾告警信号时，使所述不间断电源维持供电模式不变，并生成火灾告警记录和发出火灾告警信号。
9.根据权利要求8所述的火灾检测方法，其特征在于，所述外部关联设备包括以下一个或多个：烟雾探测器、温度检测装置。
10.一种不间断电源，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9中任一项所述火灾检测方法方法的步骤。
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