CN119251971A - 智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，涉及火灾预警技术领域，系统由智能吸气式烟感探测器、温感探测器、可燃气体探测器和锂电极火灾预警模块组成，智能吸气式烟感探测器中包含有吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路以及显示电路，吸气式烟感探测器设置有四个可编程报警阀值，内设五个继电器输出，采用高效吸气泵，安装有两根进气管，吸气式烟感探测器的输入输出模块型号为J‑SR/C‑VT6D，输入输出模块与控制器采用无极性二总线连接，电子编码简便，输入输出模块输出点为无源触电信号，本发明通过采用无极性信号二总线技术，将各种探测器连接在同一条总线上，形成串联线路，便于系统的集中管理和监控。

Description

智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统

技术领域

本发明涉及火灾预警技术领域，具体为智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统。

背景技术

由于锂电池热失控从电池构造本身而言是一个完整的闭环化学反应，且过程发生地异常迅速。简而言之，若锂电池热失控发生后，起燃迅速也无法通过传统的灭火方式（隔绝氧气或降温）阻断热失控的发生，同时热失控的蔓延也会快速发生，锂电池自身保护机制激活，通过电池自带的泄压阀释放电解液气体，此时如果对锂电池施加干预或隔离，有90%以上的机会阻断热失控的发生，尤其是储能站所使用的锂电池电池容量较大，由于电化学储能的本质不稳定特性，电池内部和系统的热失控难以完全避免，容易诱发事故。

现有的应用与储电站的火灾预警系统具有一定的局限性：传统火灾预警系统往往只能针对单一因素进行监测，如烟雾、温度或可燃气体等，其次传统的火灾预警系统往往结构复杂、维护成本高，并且不能在火灾发生初期就进行预警，所以需要一种智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统来解决上述问题。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，解决了以下问题：

1、实现对火灾风险的全面监测和预警，解决了传统火灾预警系统往往只能针对单一因素进行监测；

2、通过采用高精度复合型锂电池火灾探测器，结合BMS智慧联动，能够实现对锂电池火灾的早期预警和有效防护；

3、该系统通过采用无极性信号二总线技术和串联线路设计，简化了系统结构，降低了维护成本，提高了系统的可靠性和稳定性，解决了传统的火灾预警系统往往结构复杂、维护成本高的问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，所述系统由智能吸气式烟感探测器、温感探测器、可燃气体探测器和锂电极火灾预警模块组成，其中：

所述智能吸气式烟感探测器中包含有吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路以及显示电路，所述吸气式烟感探测器设置有四个可编程报警阀值，内设五个继电器输出，采用高效吸气泵，安装有两根进气管；

所述吸气式烟感探测器的输入输出模块型号为J-SR/C-VT6D，输入输出模块与控制器采用无极性二总线连接，电子编码简便，所述输入输出模块输出点为无源触电信号。

优选的，所述吸气式烟感探测器采用无极性信号二总线技术，将系统同时搭载的温感探测器、可燃气体探测器、声光报警器和锂电极火灾预警模块同时连接在同一条总线上，形成一条串联线路，便于系统集中管理和监控，所述吸气式烟感探测器内置 A/D 转换的八位单片机，可以将模拟信号转换为数字信号，并通过内部固化的运算程序对信号进行处理和分析，以实现对站内烟感参数的准确监测和诊断，当烟感探测器探测到站内烟感参数超过烟雾报警阈值即 (2-3)时，立即输出火灾报警信号。

优选的，所述温感探测器采用无极性信号二总线技术，当站内温度超过温度报警阈值 65-85℃时，立即输出火灾报警信号，并与感烟探测器结合，提高火灾探测的可靠性与准确性，所述温感探测器为红外矩阵测温传感器。

优选的，所述可燃气体探测器采用无极性信号二总线技术，通过采用内置 A/D 转换的十六位单片机与高精度气体快速检测传感器，用以实现对站内可燃气体 H2、CO 监测，当可燃气体探测器探测站内 H2、CO 体积分数超过报警阈值 3时，立即输出火灾报警信号。

优选的，所述系统将高精度复合型锂电池火灾探测器与 BMS 和消防系统联动，当监测到站内温度还有烟雾、可燃气体 H2、 CO 体积分数超过阈值时，烟感、温感和可燃气体探测器联动 BMS 控制电站中通风、跳闸和空调动作，并与火灾报警联动控制系统联动，启动灭火装置进行灭火。

优选的，所述锂电极火灾预警模块主要由及接收单元、传输单元、中央处理器、报警平台、电源供电系统以及辅助设备组成。

优选的，所述接收单元接收来自吸气式烟感探测器、温感探测器、可燃气体探测器的检测数据，所述传输单元将传感器手机到的数据传输给中央处理器，传输单元根据数据量的大小，可以采用有限和无线的传输方式，所述中央处理器负责接收和分析传感器传输的数据，判断锂电池是否存在火灾风险，并控制预警和报警信号的发出，所述报警平台包含本体报警装置，用于远程监控和数据分析，通过云平台向用户手机APP发送预警信号。

优选的，所述吸气式烟感探测器的具体工作步骤如下：

SP1、通过吸气泵和进气管抽取储能站锂电池包周围的空气，抽取后对空气进行分析，吸气式烟感探测器主动抽取烟颗粒，通过激光散热探测原理对烟颗粒进行检测，并自生成烟颗粒浓度值；

SP2、所述吸气式烟感探测器内提前设置有预警阈值和火警阈值；

SP3、所述进气泵每次吸入的量都需要提前设定，不宜超量。

有益效果

本发明提供了智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统。具备以下有益效果：

本发明通过采用无极性信号二总线技术，将各种探测器连接在同一条总线上，形成串联线路，便于系统的集中管理和监控。这种设计简化了系统结构，降低了维护成本，提高了系统的可靠性和稳定性。

本发明通过将高精度复合型锂电池火灾探测器与BMS和消防系统联动，实现对储能电站锂电池火灾的早期预警和防护设计，这种设计能够及时发现和处理火灾隐患，有效保障储能系统的安全运行。

本发明中吸气式烟感探测器与温感探测器、可燃气体探测器、声光报警器以及锂电极火灾预警模块紧密合作，它们通过无极性信号二总线技术连接在同一条总线上，形成一条智能的“信息高速公路”，当系统监测到站内温度异常升高、可燃气体浓度超标或烟雾浓度超过报警阈值时，会立即启动联动机制，锂电极火灾预警模块中的中央处理器迅速接收并分析数据，判断锂电池是否存在火灾风险，并通过报警平台向用户手机APP发送预警信号，一旦系统判断存在火灾风险，会立即启动灭火装置进行灭火，同时BMS系统也会控制电站中的通风、跳闸和空调设备采取相应措施，确保火灾得到及时控制。

附图说明

图1为本发明的整体系统工作流程图；

图2为本发明的锂电极火灾预警模块系统工作流程图；

具体实施方式

下面将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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施例

如图1-2所示，智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，系统由智能吸气式烟感探测器、温感探测器、可燃气体探测器和锂电极火灾预警模块组成，其中：

智能吸气式烟感探测器中包含有吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路以及显示电路，吸气式烟感探测器设置有四个可编程报警阀值，内设五个继电器输出，采用高效吸气泵，安装有两根进气管；

吸气式烟感探测器的输入输出模块型号为J-SR/C-VT6D，输入输出模块与控制器采用无极性二总线连接，电子编码简便，输入输出模块输出点为无源触电信号。

吸气式烟感探测器采用无极性信号二总线技术，将系统同时搭载的温感探测器、可燃气体探测器、声光报警器和锂电极火灾预警模块同时连接在同一条总线上，形成一条串联线路，便于系统集中管理和监控，吸气式烟感探测器内置 A/D 转换的八位单片机，可以将模拟信号转换为数字信号，并通过内部固化的运算程序对信号进行处理和分析，以实现对站内烟感参数的准确监测和诊断，当烟感探测器探测到站内烟感参数超过烟雾报警阈值即 (2-3)时，立即输出火灾报警信号。

温感探测器采用无极性信号二总线技术，考虑到储能电站锂电池热失控着火时，站内温度急剧上升，通过将报警控制器的报警总线以任意方式并接，当站内温度超过温度报警阈值 65-85℃时，立即输出火灾报警信号，并与感烟探测器结合，提高火灾探测的可靠性与准确性，温感探测器为红外矩阵测温传感器，用来检测锂电池表面的温度变化。

可燃气体探测器采用无极性信号二总线技术，通过采用内置 A/D 转换的十六位单片机与高精度气体快速检测传感器，用以实现对站内可燃气体 H2、CO 监测，当可燃气体探测器探测站内 H2、CO 体积分数超过报警阈值 3时，立即输出火灾报警信号。

系统将高精度复合型锂电池火灾探测器与 BMS 和消防系统联动，当监测到站内温度还有烟雾、可燃气体 H2、 CO 体积分数超过阈值时，烟感、温感和可燃气体探测器联动BMS 控制电站中通风、跳闸和空调动作，并与火灾报警联动控制系统联动，启动灭火装置进行灭火，在锂电池储能电站中装备适用于储能电站锂电池火灾早期预警装置，通过高精度复合型锂电池火灾探测器与 BMS 智慧联动，在站内建立多级预警和防护设计，可以有效弥补储能电站消防预警应用现状的不足，提高储能系统运行的可靠性。

如图1-2所示，锂电极火灾预警模块主要由及接收单元、传输单元、中央处理器、报警平台、电源供电系统以及辅助设备组成。

接收单元接收来自吸气式烟感探测器、温感探测器、可燃气体探测器的检测数据，传输单元将传感器手机到的数据传输给中央处理器，传输单元根据数据量的大小，可以采用有限和无线的传输方式，中央处理器负责接收和分析传感器传输的数据，判断锂电池是否存在火灾风险，并控制预警和报警信号的发出，报警平台包含本体报警装置，用于远程监控和数据分析，通过云平台向用户手机APP发送预警信号。

吸气式烟感探测器的具体工作步骤如下：

SP1、通过吸气泵和进气管抽取储能站锂电池包周围的空气，抽取后对空气进行分析，吸气式烟感探测器主动抽取烟颗粒，通过激光散热探测原理对烟颗粒进行检测，并自生成烟颗粒浓度值；

SP2、吸气式烟感探测器内提前设置有预警阈值和火警阈值；

SP3、进气泵每次吸入的量都需要提前设定，不宜超量。

如图1-2所示，整体系统提高火灾预警的准确性和及时性：智能吸气式烟感探测器结合温感探测器和可燃气体探测器，能够对储能电站锂电池火灾风险进行多维度、全方位的监测，通过精准的检测和及时的预警，能够在火灾初期就迅速发现并采取有效措施，从而大幅度提高火灾预警的准确性和及时性。

实现系统的集中管理和监控：通过采用无极性信号二总线技术，将各种探测器连接在同一条总线上，形成串联线路，便于系统的集中管理和监控。这种设计简化了系统结构，降低了维护成本，提高了系统的可靠性和稳定性。

提高储能系统运行的可靠性：通过将高精度复合型锂电池火灾探测器与BMS和消防系统联动，实现对储能电站锂电池火灾的早期预警和防护设计，这种设计能够及时发现和处理火灾隐患，有效保障储能系统的安全运行。

高灵敏的光接收器接收到散射光信号后，经过系统内部的A/D转换八位单片机进行精确处理和分析，探测器内部预设有四个可编程的报警阀值，当检测到的烟雾浓度超过预设的阈值时，就像触发了警报器一样，系统会立即作出反应，探测器内的五个继电器输出迅速工作，将火灾报警信号传送出去，同时显示电路上的数字也在跳动，显示出当前的烟雾浓度值及其报警等级。

吸气式烟感探测器与温感探测器、可燃气体探测器、声光报警器以及锂电极火灾预警模块紧密合作，它们通过无极性信号二总线技术连接在同一条总线上，形成一条智能的“信息高速公路”，当系统监测到站内温度异常升高、可燃气体浓度超标或烟雾浓度超过报警阈值时，会立即启动联动机制，锂电极火灾预警模块中的中央处理器迅速接收并分析数据，判断锂电池是否存在火灾风险，并通过报警平台向用户手机APP发送预警信号，一旦系统判断存在火灾风险，会立即启动灭火装置进行灭火，同时BMS系统也会控制电站中的通风、跳闸和空调设备采取相应措施，确保火灾得到及时控制。

整个过程就像一支训练有素的消防队伍，在火灾初期就迅速行动，将火灾扼杀在摇篮之中，总结来说，智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统就像是一个全方位的“安全卫士”，它通过敏锐的感知、精确的分析和快速的响应，为储能电站的安全运行提供了坚实的保障。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，其特征在于：所述系统由智能吸气式烟感探测器、温感探测器、可燃气体探测器和锂电极火灾预警模块组成，其中：

所述智能吸气式烟感探测器中包含有吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路以及显示电路，所述吸气式烟感探测器设置有四个可编程报警阀值，内设五个继电器输出，采用高效吸气泵，安装有两根进气管；

所述吸气式烟感探测器的输入输出模块型号为J-SR/C-VT6D，输入输出模块与控制器采用无极性二总线连接，电子编码简便，所述输入输出模块输出点为无源触电信号；

所述系统中包含的吸气式烟感探测器、温感探测器、可燃气体探测器和锂电极火灾预警模块都是安装在储能站的电池柜中的。

2.根据权利要求1所述的智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，其特征在于：所述吸气式烟感探测器采用无极性信号二总线技术，将系统同时搭载的温感探测器、可燃气体探测器、声光报警器和锂电极火灾预警模块同时连接在同一条总线上，形成一条串联线路，便于系统集中管理和监控，所述吸气式烟感探测器内置 A/D 转换的八位单片机。

3.根据权利要求2所述的智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，其特征在于：所述温感探测器采用无极性信号二总线技术，当站内温度超过温度报警阈值 65-85℃时，立即输出火灾报警信号，并与感烟探测器结合，提高火灾探测的可靠性与准确性，所述温感探测器为红外矩阵测温传感器。

4.根据权利要求3所述的智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，其特征在于：所述可燃气体探测器采用无极性信号二总线技术，通过采用内置 A/D 转换的十六位单片机与高精度气体快速检测传感器，用以实现对站内可燃气体 H2、CO 监测，当可燃气体探测器探测站内 H2、CO 体积分数超过报警阈值 3时，立即输出火灾报警信号。

5.根据权利要求1所述的智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，其特征在于：所述系统将高精度复合型锂电池火灾探测器与 BMS 和消防系统联动，当监测到站内温度还有烟雾、可燃气体 H2、 CO 体积分数超过阈值时，烟感、温感和可燃气体探测器联动 BMS控制电站中通风、跳闸和空调动作，并与火灾报警联动控制系统联动，启动灭火装置进行灭火。

6.根据权利要求1所述的智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，其特征在于：所述锂电极火灾预警模块主要由及接收单元、传输单元、中央处理器、报警平台、电源供电系统以及辅助设备组成。

7.根据权利要求6所述的智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，其特征在于：所述接收单元接收来自吸气式烟感探测器、温感探测器、可燃气体探测器的检测数据，所述传输单元将传感器手机到的数据传输给中央处理器。

8.根据权利要求7所述的智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，其特征在于：所述传输单元根据数据量的大小，可以采用有限和无线的传输方式，所述中央处理器负责接收和分析传感器传输的数据，判断锂电池是否存在火灾风险，并控制预警和报警信号的发出，所述报警平台包含本体报警装置，用于远程监控和数据分析，通过云平台向用户手机APP发送预警信号。

9.根据权利要求7所述的智能吸气式烟感结合锂电极的火灾预警系统，其特征在于：所述吸气式烟感探测器的具体工作步骤如下：

SP1、通过吸气泵和进气管抽取储能站锂电池包周围的空气，抽取后对空气进行分析，吸气式烟感探测器主动抽取烟颗粒，通过激光散热探测原理对烟颗粒进行检测，并自生成烟颗粒浓度值；

SP2、所述吸气式烟感探测器内提前设置有预警阈值和火警阈值；

SP3、所述进气泵每次吸入的量都需要提前设定，不宜超量。