一种电化学储能电池簇消防报警方法、系统及装置与流程

本发明涉及电池火灾报警，具体为一种电化学储能电池簇消防报警方法、系统及装置。

背景技术：

1、电化学储能电池簇是由多个单体电池通过串联、并联或串并联方式组合而成的电池簇，与储能变流器及附属设施连接后实现独立运行。它主要用于存储电能，并在需要时释放电能，以满足能源系统的供需平衡。

2、电化学储能电池簇消防报警是一种高度专业化的安全防护措施，专为电化学储能设施（如锂离子电池簇）设计。通过安装在电池簇周围的火灾探测器，能够实时监测电池簇内部的温度、气体浓度（包括一氧化碳、氢气、电解液泄漏产生的有害气体等）以及烟雾等关键参数。一旦发现这些参数超出预设的安全范围，系统立即触发报警信号，向管理人员发出紧急通知。

3、申请公布号为cn114705993a的中国发明专利中，公开了一种储能电池检测报警系统和方法，该系统包括：检测单元对储能电池进行检测，包括形变检测模块、漏电检测模块、温度检测模块和充放电检测模块；数据采集单元与检测单元电连接，包括形变数据采集模块、漏电数据采集模块、温度数据采集模块、充放电数据采集模块；处理单元与数据采集单元电连接，用于接收数据采集单元采集到的检测数据并进行数据处理得到处理数据，包括存储模块和数据处理模块，存储模块至少用于存储历史检测数据和标准数据，数据处理模块用于处理检测数据；控制单元与处理单元电连接，报警单元与控制单元电连接，用于接收控制信息并进行报警。

4、结合以上申请及现有技术中的内容：

5、由于电化学储能电池簇在运行状态时很容易故障，甚至存在一定的火灾风险，因此需要对电池安装区域内的各项数据进行实时监控以及调节，特别是对火灾相关数据进行监控，例如，温度数据、通风数据及烟雾数据，在电池安装区域内可能产生火灾时，可以实时甚至提前发出报警，降低火灾隐患。

6、现有的电化学储能电池簇的火灾报警方法中，通常是在采集到各项火灾相关数据，例如电池运行状态数据、环境条件数据等基础上，对可能存在的火灾风险进行预测，在可能产生火灾时向外部发出报警指令，以便于进行提前响应，但是在环境条件存在一定的异常性时，例如，温度及湿度数据与合格区间存在较大偏差，特别是电池安装区域内空气质量较差，存在一定的腐蚀性气体时，电化学储能电池簇的安全运行会受到较大程度的影响，产生故障及火灾的风险会进一步地加大，现有的火灾报警方法虽然可以对火灾进行报警，但是缺乏相应的处理措施，并不能有效地降低火灾隐患。

7、为此，本发明提供了一种电化学储能电池簇消防报警方法、系统及装置。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种电化学储能电池簇消防报警方法、系统及装置，通过识别出电池安装区域内的高风险区域，由巡检设备对各个高风险区域进行巡检；由电池簇的异常数据生成电池簇的风险值，将风险值超过风险阈值的电池簇作为隐患电池簇，向外部发出一级报警指令；由应急机器人在电池安装区域内执行应急预案后采集反馈数据，由反馈数据生成改善度，若改善度低于改善阈值，向外部发出二级报警指令；由电池簇维护知识图谱为电池安装区域内的电池簇给出维护方案，在选择的时间节点上将维护方案向电池安装区域发出；使报警密集程度与当前的场景相适应；在可能存在异常情况时可以及时被处理。从而解决了背景技术中记载的技术问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种电化学储能电池簇消防报警方法，包括，采集电池安装区域内的环境条件数据，在环境条件数据存在异常时，由相应的异常状态数据构建环境异常值，若环境异常值超出异常阈值，对电池安装区域内的环境调节设备进行控制，对环境条件形成调节；其中，构建环境异常值具体方式如下：

6、；

7、式中：、及为权重系数；和分别为起始和结束时间，t为当前时间节点，为时间衰减因子，为空间积分区域，为空间衰减因子，为异常值的最大可能值，为异常数据的强度，随着时间t和位置变化；

8、识别出电池安装区域内的高风险区域，由巡检设备对各个高风险区域进行巡检；依据巡检数据及电池簇的运行状态数据，使用预训练的分类算法对异常电池簇进行异常分类，并获取异常分类数据；

9、由电池簇的异常数据生成电池簇的风险值，将风险值超过风险阈值的电池簇作为隐患电池簇，向外部发出一级报警指令并对报警间隔进行约束，由应急预案库为隐患电池簇匹配出相应的应急预案；

10、由应急机器人在电池安装区域内执行应急预案后采集反馈数据，由反馈数据生成改善度，若改善度低于改善阈值，向外部发出二级报警指令；

11、识别导致电池簇产生的异常及故障的关键因素，依据关键因素由电池簇维护知识图谱为电池安装区域内的电池簇给出维护方案，在选择的时间节点上将维护方案向电池安装区域发出。

12、进一步的，在电池安装区域内部署传感器网络，并对传感器实施冗余设计；由传感器网络实时采集环境条件数据，汇总生成环境条件数据集合；

13、以环境条件数据作为输入，使用训练后的异常数据检测模型进行异常识别，在环境条件数据中存在异常数据时，记录异常产生异常数据的时间节点、位置和异常数据的异常程度，汇总获取相应的异常状态数据。

14、进一步的，由异常数据的时间节点、位置和异常数据的异常程度构建环境异常值，若环境异常值超出异常阈值，向外部发出环境调节指令；接收到环境调节指令后，以电池安装区域内的实时环境条件数据作为输入，使用训练后的条件控制模型对电池安装区域内的环境调节设备进行控制。

15、进一步的，在电池安装区域内设置若干个检测点，接收各个检测点处的环境条件数据的异常频率及异常程度，使用预训练的聚类算法对检测点进行聚类分析；

16、实时监测电池簇状态数据，以电池状态数据作为输入，使用训练后的电池异常检测模型对电池簇进行异常检测，并输出检测结果；若电池簇存在异常，将相应区域确定为异常区域。

17、进一步的，由预训练的路径规划算法为巡检设备规划自动巡检路径，将自动巡检路径在电子地图上标记，由巡检设备依据自动巡检路径对各个异常区域进行巡检；

18、由巡检设备对异常区域内的异常电池簇进行巡检，获取相应的巡检数据，将巡检数据及运行状态数据融合后获取异常融合数据；以异常融合数据作为输入，使用预训练的分类算法对异常电池簇进行异常分类。

19、进一步的，对获取的异常评分做线性归一化处理，将对应的数据值投射到内，依照如下公式生成电池簇的风险值：

20、；

21、其中，权重系数，，，且，为第 i个时间节点上的异常评分，为异常评分的均值，为异常评分的合格标准值。

22、进一步的，接收到一级报警指令后，利用多渠道同步发送报警信息，依据电池安装区域内电池簇的风险值及环境异常值对报警间隔进行约束，依据符合约束条件的报警间隔向外部重复发出报警信息，约束方式如下：

23、；

24、其中，是第 i与第 j个时间节点间的风险值差值，为差值均值，为第 i与第 j个时间节点间的环境异常值差值，为差值均值；权重系数，，，且。

25、进一步的，获取若干个覆盖电池簇故障及火灾风险的应急预案，汇总后生成应急预案库；接收到报警信息后，对隐患电池簇的异常融合数据及其邻近区域内的环境条件数据进行特征提取，识别获取当前的场景特征。

26、进一步的，将相应的应急预案发送至布置在电池安装区域内的应急机器人，依据隐患电池簇的风险值及位置信息，使用预训练的调度算法对应急机器人进行调度，由应急机器人自动执行应急预案；在由应急机器人执行应急预案后采集反馈数据，由反馈数据生成改善度，若获取的改善度低于改善阈值，向外部发出二级报警指令。

27、进一步的，对电池温度及负荷做线性归一化处理，将相应数据值映射至区间之间，再依照如下方式生成改善度：

28、；

29、其中，，为时间节点的个数，为第 i个时间节点的电池温度，为第 i个时间节点的负荷，权重系数：，，且，为修正系数。

30、进一步的，在预先设置的观察周期内收集电池簇的环境条件数据、运行状态数据、异常及故障数据，通过主成分分析识别获取导致电池簇产生的异常及故障的关键因素；

31、以电池簇保养维护作为目标词，获取电池簇维护知识图谱；依据识别获取的关键因子匹配出相应的维护方案，作为对故障及火灾的反馈，通过更新和调整对电池簇的维护方案，实现对故障及火灾风险的降低。

32、进一步的，在电池安装条件数据的变化时，将维护方案向电池安装区域内的管理人员、巡检设备及应急机器人发送，对发送间隔进行约束，对发送间隔进行约束方式如下：

33、；

34、式中：为时间t上的环境异常值，相应的异常阈值，为环境异常值超出异常阈值的指示函数，其中，，及为权重系数，取值落入0到1之间；为时间到的时间节点。

35、一种电化学储能电池簇消防报警系统，包括，环境条件调节单元，采集电池安装区域内的环境条件数据，在环境条件数据存在异常时，由相应的异常状态数据构建环境异常值，若环境异常值超出异常阈值，对电池安装区域内的环境调节设备进行控制，对环境条件形成调节；

36、异常巡检单元，识别出电池安装区域内的高风险区域，由巡检设备对各个高风险区域进行巡检；依据巡检数据及电池簇的运行状态数据，使用预训练的分类算法对异常电池簇进行异常分类，并获取异常分类数据；

37、应急处理单元，由电池簇的异常数据生成电池簇的风险值，将风险值超过风险阈值的电池簇作为隐患电池簇，向外部发出一级报警指令并对报警间隔进行约束，由应急预案库为隐患电池簇匹配出相应的应急预案；

38、执行反馈单元，由应急机器人在电池安装区域内执行应急预案后采集反馈数据，由反馈数据生成改善度，若改善度低于改善阈值，向外部发出二级报警指令；

39、反馈调节单元，识别导致电池簇产生的异常及故障的关键因素，依据关键因素由电池簇维护知识图谱为电池安装区域内的电池簇给出维护方案，在选择的时间节点上将维护方案向电池安装区域发出。

40、一种电化学储能电池簇消防报警装置，包括，至少一个处理器；

41、存储器，用于存储可执行指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器执行消防报警方法。

42、（三）有益效果

43、本发明提供了一种电化学储能电池簇消防报警方法、系统及装置，具备以下有益效果：

44、1、通过对环境条件数据进行监测和异常分析，在环境条件产生异常时及时进行处理，避免环境条件对电池簇的状态产生影响；依据相应的异常状态生成环境异常值，对电池安装区域内环境条件形成控制响应。

45、2、通过对预先设置的环境调节设备进行控制，使潜在控制区域内的环境条件回落至常规区间，避免持续异常的环境条件对电池簇的状态产生影响，降低电池簇产生故障甚至火灾的风险。

46、3、依据区域内的环境条件数据的异常性，区分和识别出高风险区域和低风险区域，对其进行针对处理，在此基础上构建自动巡检路径，可以依次对各个电池簇进行巡检，验证电池簇异常性。

47、4、对异常进行检测和评价的基础上，对电池簇的异常状态进行分类，在后续处理时可以进行针对性处理；依据构建的风险值对电池簇的故障及火灾风险进行综合评价，在确定电池簇存在风险时，通过发出报警指令向外部发出提醒，避免电池簇产生异常时不能及时介入。

48、5、对向外部发出的报警信息进行重复发送，并对信息发送间隔进行约束，调整报警的密集度，使报警密集程度与当前的场景相适应；通过当前场景特征为隐患电池簇匹配出相应的应急预案，在可能存在异常情况时可以及时被处理，降低隐患电池簇的可能存在的隐患。

49、6、对预先布置的应急机器人进行调度，使应急机器人的数量与实际的异常及风险场景相适应，由应急机器人自动执行应急预案时，使故障及火灾风险可以被充分处理。

50、7、依据改善度对应急预案的执行效果进行评价，在执行效果不能达到预期效果时，继续向外部报警，确保电池安装区域内的电池簇产生异常时可以得到充分处理。

51、8、通过进行针对性的维护，降低后续报警的频率，形成闭合的正反馈过程；在电池安装区域内温湿度异常，并且存在腐蚀性气体时，通过环境条件的监测调节和针对性维护，改善电池簇的运行状态。