一种电化学储能智慧消防系统及方法与流程

本发明属于电化学储能监控领域，尤其涉及一种电化学储能智慧消防系统及方法。

背景技术：

1、储能电站是通过电化学电池或电磁能量存储介质进行可循环电能存储、转换及释放的设备系统，以更好地调节峰谷用电问题。2022年全球电化学储能装机容量预计约65gwh，至2030年可达1160gwh，其中，来自发电侧的需求高达七成，是最主要支持电化学储能装机的动力来源。储能应用场景涉及电源侧、电网侧、用户侧及分布式微型电网等多种电力场景。

2、然而，电化学储能电站使用过程中可能会发生包括火灾、爆炸、中毒、触电等事故。其中，由于锂电池引起火灾的主要原因包括：锂电池过充过放、短路、受到外力挤压，电池内部正负极与电解液发生放热反应导致电池热失控火灾等。

3、现有技术中是把每个储能箱中的锂电池热失控和火灾预警情况通过can总线或者485总线连接到储能站控主机，相关人员只能通过储能电站的站控室查看火灾预警情况，无法实现远程监控，没有预警功能，不能24小时监控，无法实现实时监控。而现有的相关消防监控平台，诸如楼宇消防、街道总消防监控平台，只能实现远端监控，而无法做到远程控制，并且可监控特征数据比较单一，只有对烟雾浓度进行监测，对于储能电站的电池热失控和火灾预警起到的作用十分有限，同时也没有大数据的分析预判。

技术实现思路

1、本发明的技术目的是提供一种电化学储能智慧消防系统及方法，以解决现有储能电站难以实现24小时实时监控问题。

2、为解决上述问题，本发明的技术方案为：

3、一种电化学储能智慧消防系统，包括：

4、监控云平台，监控云平台内设有电化学储能装置的三维模型，三维模型的设置与实际电化学储能装置相一致；三维模型中的各个部件均设置有显示菜单，通过选取储能部件自动显示相应的显示菜单，显示菜单中包括相对应储能部件的部件名称、部件标识以及状态信息；通过点击显示菜单展开显示菜单的下级菜单，再点击下级菜单上的功能按键下达控制指令；

5、通信单元，被配置为将储能部件与监控云平台建立连接并进行通信，储能部件包括安防控制主机以及监控设备，通信单元与监控云平台之间采用tcp或udp通信协议，通信单元作为客户端，监控云平台作为服务器端；

6、上位机，与监控云平台所在的云服务器通过网络建立连接，由上位机打开监控云平台，通过对监控云平台中的储能部件进行查阅，以实时查看实际电化学储能装置的状态；通过对监控云平台的下级菜单下达控制指令，以控制实际电化学储能装置的相对应储能部件执行相应指令；

7、监控云平台与通信单元之间通讯采用适用于电化学储能装置的新型通信协议，基于新型通信协议中不同消息的传递，实现监控云平台的显示菜单地内容实时显示以及控制指令地快速下达，消息分为通信单元通用应答消息、平台通用应答消息、通信单元心跳消息、平台时间信息下发消息、请求主机报警消息、报警信息上报消息、请求主机状态信息消息、主机状态信息上报消息、请求传感器状态信息消息、传感器状态信息消息、云端远程启动消息、传感器阈值状态信息查询消息、传感器阈值查询应答消息、通信单元参数设置消息、报警阈值修改消息、报警阈值修改应答消息和上报周期修改消息。

8、其中，每条消息包括头部标识位、消息头、消息体、校验码和尾部标识位；

9、头部标识位和尾部标识位采用0x7e表示；

10、消息头按其字段进行划分，分别为消息id字段、消息体属性字段、协议版本号字段、sim卡号/手机号字段和消息流水号字段；其中，消息id字段表示其id号，不同类型的消息指定有不同的id号；消息体属性字段表示其消息体格式结构；协议版本号字段表示其协议版本数，为监控云平台与通信单元采用的通信协议版本数；sim卡号/手机号字段表示安装后通信单元的手机号转换；消息流水号字段表示对应消息的发送次数；

11、消息体根据消息所要执行的指令进行调整，所要执行的指令包括通信单元的通用应答、平台的通用应答、通信单元的心跳信息传递、平台的时间信息下发、向主机请求报警、报警信息上报至平台、向主机请求状态信息、向平台上报主机状态信息、向传感器请求状态信息、传感器状态信息的传递、云端远程启动、传感器阈值状态信息的查询、传感器阈值查询的应答、通信单元参数的设置、报警阈值的修改、报警阈值修改的应答和上报周期的修改；

12、校验码为对应消息的校验字段，其计算规则为，从消息头首字节开始,同后一字节进行异或操纵,直到消息体末字节结束；

13、监控云平台或通信单元发送消息时，需要对消息进行转义还原处理，然后计算并填充校验码，最后进行转义处理；

14、监控云平台或通信单元接收消息时，需要对消息进行封装，然后验证校验码,最后解析消息；

15、其中，转义规则为：若校验码或消息头或消息体中出现0x7e及0x7d两个数据，数据0x7d转换为固定两字节数据0x7d 0x01；数据0x7e进行转换为固定两字节数据0x7d 0x02。

16、其中，通信单元被配置为监控云平台向通信单元下达请求后，需要优先向监控云平台进行应答，将通信单元通用应答消息反馈给监控云平台；

17、监控云平台被配置为通信单元向监控云平台上传请求后，需要优先向通信单元进行应答，将平台通用应答消息反馈给通信单元；

18、通信单元与监控云平台处于连接状态下，通信单元被配置为周期性地向监控云平台发送通信单元心跳消息，监控云平台被配置为收到通信单元心跳消息后向通信单元发送平台通用应答消息进行反馈；

19、监控云平台还被配置为按预设周期向通信单元下发平台时间信息下发消息，以进行时间校准。

20、其中，监控云平台被配置为在监控云平台选取储能部件后，向相对应的通信单元发送请求主机报警消息，作为储能部件报警信息上报的请求指令；

21、通信单元被配置为接收到请求主机报警消息后反馈通信单元通用应答消息，然后向监控云平台传递报警信息上报消息和传感器状态信息消息；

22、通信单元被配置为发生报警时立即向监控云平台发送报警信息上报消息和传感器状态信息消息，并等待监控云平台应答，若未应答则每间隔预设时间再次发送并等待应答，直至警报解除；且最高报警等级变化时，立即发送报警信息上报消息和传感器状态信息消息；

23、其中，报警信息上报消息中包括报警信息相关联字段。

24、具体地，监控云平台被配置为在监控云平台选取安防控制主机的各个部件后，向相对应的通信单元发送请求主机状态信息消息，作为安防控制主机部件状态信息上报的请求指令；

25、通信单元被配置为接收到请求主机状态信息消息时，反馈通信单元通用应答消息，然后向监控云平台传递主机状态信息上报消息；还将主机状态信息上报消息按照预设周期实施上报；

26、其中，主机状态信息上报消息包括主机状态信息相关联字段。

27、具体地，监控云平台被配置为在监控云平台选取监控设备的传感器后，向相对应的通信单元发送请求传感器状态信息消息，作为传感器状态信息上报的请求指令；

28、通信单元被配置为接收到请求传感器状态信息消息时，反馈通信单元通用应答消息，然后向监控云平台传递传感器状态信息消息；还将传感器状态信息消息按照预设周期实施上报；

29、其中，传感器状态信息消息包括传感器信息相关联字段。

30、具体地，监控云平台被配置为根据报警信息上报消息检测到报警信息，且需要远程灭火时，则通过点击相应按钮从而发送对应的云端远程启动消息，以实现远程灭火；

31、需要启动或者关闭储能部件时，则通过点击相应按钮从而发送对应的云端远程启动消息，以储能部件的开与关；

32、其中，云端远程启动消息包括储能部件启动信息相关联字段。

33、具体地，监控云平台被配置为发送传感器阈值状态信息查询消息，以向通信单元发出传感器的阈值查询请求，进而查询某一个或者全部传感器阈值信息；

34、通信单元被配置为根据传感器阈值状态信息查询消息，向监控云平台回复传感器阈值查询应答消息，其中，传感器阈值查询应答消息包括传感器阈值信息相关联字段；

35、查询全部传感器阈值时，以1s/周期轮询回复所有传感器阈值查询应答消息。

36、具体地，监控云平台被配置为在主机报警后，开启报警屏蔽按钮，按下按钮后，发送通信单元参数设置消息，以对报警信息进行屏蔽，其中，通信单元参数设置消息包括屏蔽信息相关联字段；

37、监控云平台被配置为选择并输入所需修改的传感器阈值信息，进而下发报警阈值修改消息至通信单元，以对相对应传感器的阈值信息进行修改，其中，报警阈值修改消息包括阈值信息相关联字段；

38、通信单元被配置为修改传感器的阈值信息后，反馈报警阈值修改应答消息作为应答，其中，报警阈值修改应答消息包括阈值修改结果的字段；

39、在监控云平台被配置为选择并输入所需修改的周期，进而下发上报周期修改消息至通信单元，以对自动上报的周期进行修改，其中，上报周期修改消息包括周期设置相关联字段。

40、一种电化学储能智慧消防方法，配置于如上述任意一项的电化学储能智慧消防系统，包括如下步骤：

41、在监控云平台内构建电化学储能装置的三维模型，三维模型的设置与实际电化学储能装置相一致，三维模型中的各个部件均设置有显示菜单；

42、监控云平台与通信单元之间构建适用于电化学储能装置的新型通信协议，通信单元为实际电化学储能装置中具备通信功能的储能部件；

43、将上位机与监控云平台所在的云服务器通过网络建立连接，由上位机打开监控云平台；通过上位机选取三维模型中的储能部件时自动显示相应的显示菜单，显示菜单中包括相对应储能部件的部件名称、部件标识以及实时状态信息；

44、通过上位机点击显示菜单展开显示菜单的下级菜单，再点击下级菜单上的功能按键，以控制实际电化学储能装置的相对应储能部件执行相应指令；

45、其中，根据新型通信协议的消息数据格式不同，分为通信单元通用应答消息、平台通用应答消息、通信单元心跳消息、平台时间信息下发消息、请求主机报警消息、报警信息上报消息、请求主机状态信息消息、主机状态信息上报消息、请求传感器状态信息消息、传感器状态信息消息、云端远程启动消息、传感器阈值状态信息查询消息、传感器阈值查询应答消息、通信单元参数设置消息、报警阈值修改消息、报警阈值修改应答消息和上报周期修改消息。

46、本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

47、本发明在电化学储能装置处建立通信单元，在云端处建立监控云平台，两者之间通过新型通信协议实现通信，本协议可预设16个电池箱、16个电池仓传感器，最多可以扩展到128个传感器。

48、通过该通信协议，可实现h2/co/烟雾/温度/电解液等检测数据地上报。

49、本通信协议具备安全性，本通信协议校验包含了“标识位、消息头(消息id、sim卡号)、校验码”，全部校验成功才可响应。

50、本通信协议包含5种通信格式：周期性上报(发送周期可以更改)；有报警时立刻上报；平台请求数据再上报——互动式上报；可以对设备远程ota升级程序，去除了现场拆外壳更新程序的情况发生；可以远程开启声光报警器、远程开启排烟风机、百叶窗通风，可以远程开启阀门灭火，实现远程操控。

51、通过监控云平台可以远程视频，用以查看储能柜火情，可以存储、抓取报警前后录像。

52、在监控云平台中建立电化学储能装置的电池仓仿真三维模型，三维模型可编辑、可配置，适配不同的电池仓。操作人员可以在网页端通过鼠标360°旋转，多方位实时查看电池仓的三维模型。且模型一比一真实还原储能箱内情况，储能箱内被划分为多个部件，可以针对其中一个部件点击查看数据情况，一旦有报警，报警的传感器黄色闪烁，警铃、声光报警器黄色闪烁，co、烟雾报警时，排烟风机和电动百叶打开；灭火启动时，动画显示喷洒动作。

53、此外，本监控云平台可以存储三个月的各项传感器数据，并可生成图表，供专业人员通过图表分析、预判此储能柜热失控发生情况。

54、本监控云平台可以填入储能电站相关负责人手机号码，一旦储能电站发生火灾，会第一时间通过短信方式通知此负责人。