(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210946278.2 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 无锡永先智能科技有限公司 地址 214000 江苏省无锡市新吴区菱湖大 道200号F11栋三楼创星孵化器 E1 (72)发明人 谷永先　徐帆　张一鸣　 (74)专利代理 机构 南京明杰知识产权代理事务 所(普通合伙) 32464 专利代理师 张文杰 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种储能电站早期预警系统 (57)摘要 本发明公开了一种储能电站早期预警系统， 包括： 传感器节点、 数据采集盒、 边缘计算主机、 消防主机和热成像仪； 通过所述传感器节点监测 氢气、 一氧化碳、 二氧化碳、 甲烷及挥发性有机气 体的浓度变化， 并监测气体的温湿度； 通过所述 数据采集 盒汇总所述传感器节 点的数据， 并进行 扩展， 将数据上传至所述边缘计算主机； 通过所 述热成像仪检测电池机柜的温度， 并将温度变化 发送至所述边缘计算主机； 通过所述边缘计算主 机根据不同的地址访问每个采集盒收集的传感 器节点的数据并采集所述热成像仪的温度变化； 通过所述消防主机接收所述边缘计算主机的判 断结果； 更有利于在电池发生热失控之前， 能够 尽早及时发现并定位到相应的锂电池机柜并通 知消防主机 。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115127622 A 2022.09.30 CN 115127622 A 1.一种储能电站早期预警系统， 其特征在于： 所述系统包括： 传感器节点、 数据采集盒、 边缘计算主机、 消防主机和热成像仪； 通过所述传感器节点监测氢气、 一氧化碳、 二氧化碳、 甲烷及挥发性有机气体的浓度变 化， 并监测气体的温湿度； 通过所述数据采集盒汇总所述传感器节点的数据， 并进行扩展， 将汇总的数据上传至 所述边缘计算主机； 通过所述热成像仪检测电池机柜的温度， 并将温度变化发送至所述 边缘计算主机； 通过所述边缘计算主机根据不同的地址访问每个所述数据采集盒收集的传感器节点 的数据并采集所述热成像仪的温度变化； 通过所述消防主机 接收所述 边缘计算主机的判断结果。 2.根据权利要求1所述的一种 储能电站早期预警系统， 其特征在于： 所述传感器节点包 括MEMS气体传感器、 二氧化碳传感器和温湿度传感器； 所述MEMS气体传感器用于监测氢气、 一氧化碳、 二氧化碳、 甲烷及挥发性有机气体； 所述二氧化碳传感器利用光声原理对二氧化 碳浓度进行监测； 所述温湿度传感器用于监测气体的温湿度， 同时将温湿度传输给所述 MEMS气体传感器和所述 二氧化碳传感器， 对两种传感器进行温湿度补偿。 3.根据权利要求1所述的一种 储能电站早期预警系统， 其特征在于： 所述传感器节点部 署在电池机柜气流的下游， 其感测 面一般平行于气流的方向， 通过气体扩散的方式进入传 感器的内部， 同时， 在 储能仓前后设置参照传感器节点， 用于与安装在电池机柜的所述传感 器节点进行对比， 所述 参照传感器节点与安装在每 个电池机架的传感器节点相同。 4.根据权利要求1所述的一种 储能电站早期预警系统， 其特征在于： 所述数据采集盒采 用多路485或CAN总线接口与所述传感器节 点进行通信， 同时所述数据采集 盒通过48 5或CAN 总线进行扩展； 每一个所述数据采集盒都具有一个拨码开关， 通过所述拨码开关可以设置 数据采集盒的地址 。 5.根据权利要求1所述的一种 储能电站早期预警系统， 其特征在于： 所述热成像仪利用 红外探测器和 光学成像物镜将被测目标 的红外辐 射能量分布图形反 映到红外探测器的光 敏元件上： 首先利用斯蒂芬 ‑玻尔兹曼定律得到热成像仪的辐射照度Eλ： Eλ＝A0d‑2[ τaλελLb λ(T0)+τaλ(1‑aλ)Lb λ(Tu)+ εaλLb λ(Ta)] 其中， A0d‑2为一个常量， A0表示热成像仪最小空间张角所对应的目标可视面积， d为所测 电池机柜到热成像仪的距离， τaλ为大气的光谱 透射率， ελ为表面发射率， Lb λ(T)表示温度为T 的电池的辐射功率， T0为电池机柜表面温度， Tu为环境温度， Ta为大气温度， aλ表示表面吸收 率； 接着热成像仪将接收到的辐射能量转换为电信号， 再经过放大、 整形、 模数转换后成为 数字信号， 在显示器上通过图像显示出来， 从而获得 红外热像图， 这种热像图与物体表面的 热分布场相对应， 用于检测电池机柜的温度变化， 若热图像分布差距大， 说明其温差大， 则 存在热失控的可能， 从而预防传感器因检测不灵敏导 致结果出现误差的问题。 6.根据权利要求1所述的一种 储能电站早期预警系统， 其特征在于： 所述边缘计算主机 负责收集所有 所述传感器节点的数据， 通过采用将所述传感器节点数据与参照节点数据相 互对照的算法， 来判断系统是否需要预警： 将电池机柜监测节点的传感器数值减去参考节权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115127622 A 2点传感器数值， 随着时间的变化， 数值上升大于某一设定阈值， 则触发预警； 所述边缘计算 主机也可采用各所述传感器节点数据进行相互对照的算法， 来判断系统是否需要预警： 将 所有传感器节点的数据求平均值， 监测每个节点与此平均值的差值， 随着时间的变化， 数值 上升大于某一设定阈值， 则触发预警； 所述边缘计算主机通过对所述数据采集盒中没有连接所述传感器节点的接口设置为 不启用， 从而用于区分传感器未安装 还是故障失效。 7.根据权利要求1所述的一种 储能电站早期预警系统， 其特征在于： 所述边缘计算主机 可以利用气 体爆炸模型根据测到的气体的浓度预测其爆炸的最远距离， 从而使附近居住人 员撤到有效的安全距离： 1)首先利用TNT当量法测出气体爆炸后所产生的能量： 其中， β 表示地面爆炸系数， A表示在储能电站内该气体爆炸产生的蒸汽云的TNT当量系 数， Wf表示蒸汽云中参与爆炸的燃料的质量， Qf表示燃料的燃烧热， QTNT表示TNT的爆热； 2)然后计算 其爆炸半径， 得到安全距离R： 其中， 表示引起人员受伤的冲击波， 表示引起人员受伤的冲击波峰值为 17000Pa,p表示环境压力， 取101300P a， z1表示爆炸中心距离与爆炸所产生的药量之比； 因 此， 居住人员应撤退的距离＞R。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115127622 A 3