耐高溫，高可靠，那些儲能中消防安全系統(tǒng)容易忽略的芯片

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）隨著風(fēng)電光伏的快速發(fā)展，儲能產(chǎn)業(yè)也隨之快速興起。但儲能設(shè)施中存儲的能量介質(zhì)通常是易燃易爆物質(zhì)，如鋰離子電池等，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅可能迅速蔓延，還可能引發(fā)爆炸，造成巨大財(cái)產(chǎn)損失乃至人員傷亡。

因此完備的消防系統(tǒng)通過快速響應(yīng)和有效滅火，能在火災(zāi)初期階段控制火勢，防止事故擴(kuò)大。并且設(shè)計(jì)儲能中的消防系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮鋰離子電池火災(zāi)的特性和電力儲能系統(tǒng)的特殊要求，確保消防系統(tǒng)能夠有效應(yīng)對各種潛在火災(zāi)情景。

儲能消防系統(tǒng)的發(fā)展

在儲能技術(shù)的早期發(fā)展階段，尤其是以鉛酸電池為主的儲能應(yīng)用中，消防措施相對簡單，主要依賴傳統(tǒng)的消防設(shè)備，如滅火器、消防栓等。這一時(shí)期的消防設(shè)計(jì)并未針對儲能系統(tǒng)的特定風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

隨著電池技術(shù)的進(jìn)步，尤其是鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲能技術(shù)的快速發(fā)展和商業(yè)化應(yīng)用，儲能系統(tǒng)的消防需求變得更為復(fù)雜。鋰離子電池存在熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢蔓延快，難以控制，這促使業(yè)界開始研發(fā)專用的消防技術(shù)和系統(tǒng)。

這時(shí)通常會選擇七氟丙烷滅火系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)表明鋰電池在密閉情況下起火七氟丙烷能夠迅速滅火，在密閉環(huán)境下不會復(fù)燃；超細(xì)干粉也可以迅速滅火，不會復(fù)燃。

到了2010年后，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的進(jìn)步，儲能消防系統(tǒng)開始融入更多智能化元素。例如，一些企業(yè)開始研發(fā)基于鋰離子電池?zé)崾Э啬Ｐ偷闹悄馨踩老到y(tǒng)，這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電池狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警和快速響應(yīng)。

與此同時(shí)，國家和國際組織開始出臺相關(guān)安全規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，如2023年實(shí)施的《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》，對儲能消防配置提出了明確要求，推動了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。這促進(jìn)了消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)范化，提高了系統(tǒng)整體的安全性和有效性。

近年來，儲能消防系統(tǒng)不斷集成先進(jìn)的探測技術(shù)（如感溫光纖、紅外熱成像）、高效滅火劑（如惰性氣體滅火系統(tǒng)）、自動化控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺。儲能集裝箱級別的消防系統(tǒng)成為常態(tài)，不僅能快速定位火源，還能在必要時(shí)對整個集裝箱空間進(jìn)行高效滅火和持續(xù)降溫。

當(dāng)前，儲能消防系統(tǒng)正朝著更智能、高效的方向發(fā)展，利用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，對儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的主動預(yù)警和精準(zhǔn)防控。儲能消防平臺的構(gòu)建越來越注重?cái)?shù)據(jù)融合和信息共享，以提升應(yīng)急響應(yīng)速度和決策效率。

從發(fā)展角度來看，儲能設(shè)施的消防系統(tǒng)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)消防設(shè)施的簡單應(yīng)用到智能化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化的演變過程，反映了儲能行業(yè)對安全性的高度重視和技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。

儲能消防系統(tǒng)中的芯片

作為一個現(xiàn)代化的儲能消防系統(tǒng)，其內(nèi)部的芯片種類多樣，涵蓋了從火災(zāi)探測、信號處理、通訊控制到智能決策等多個環(huán)節(jié)。并且這些需要應(yīng)用消防系統(tǒng)中的芯片通常會有一些共同特點(diǎn)。

比如高靈敏度和準(zhǔn)確性，以快速響應(yīng)火災(zāi)情況；強(qiáng)大的抗干擾能力，確保在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定工作；高帶寬的數(shù)字通訊能力，以實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸；可能包含自我檢測和診斷功能，以提高系統(tǒng)的可靠性；以及良好的電磁兼容性，減少外界因素對系統(tǒng)性能的影響。

消防系統(tǒng)中最常用的如探測芯片，主要用于火災(zāi)探測器，這類芯片能夠感應(yīng)煙霧、溫度、氣體濃度等火災(zāi)先兆，實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)預(yù)警。例如，使用光電傳感器、熱電偶或氣敏電阻等元件的芯片，負(fù)責(zé)捕捉火災(zāi)初期的物理或化學(xué)變化。當(dāng)然，這需要探測芯片具有高精度和高靈敏度，能夠準(zhǔn)確識別火災(zāi)的初期征兆，減少誤報(bào)和漏報(bào)。

除了探測器外，還需要通過高級算法分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，一旦探測到潛在的火災(zāi)跡象，如溫度異常升高或煙霧濃度增加，立即觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，并向消防控制中心發(fā)送報(bào)警信號。

這就要用到信號處理芯片，用于接收探測器發(fā)送的原始信號，進(jìn)行放大、濾波、數(shù)字化處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為可被系統(tǒng)識別的數(shù)字信號。這一步驟對于提高火災(zāi)報(bào)警的準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度至關(guān)重要。信號傳輸過程中也需要用到一些安全芯片，用于加密和解密通訊數(shù)據(jù)，保護(hù)系統(tǒng)免受惡意攻擊，確保數(shù)據(jù)的完整性和系統(tǒng)操作的安全性。

尤其是快速響應(yīng)能力，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，每一秒都至關(guān)重要。因此，芯片需具備快速處理和傳輸數(shù)據(jù)的能力，確保系統(tǒng)能夠迅速探測火災(zāi)信號并作出反應(yīng)。

同時(shí)還要有通訊芯片，用于系統(tǒng)內(nèi)部各組件之間的通訊以及與外部監(jiān)控系統(tǒng)的連接，支持有線（如RS485、CAN總線）和無線（如Wi-Fi、藍(lán)牙、LoRa）等多種通訊協(xié)議，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝Х€(wěn)定。

有了信號與數(shù)據(jù)，自然也要有存儲芯片，用于存儲系統(tǒng)配置、歷史事件記錄、算法模型等數(shù)據(jù)，支持系統(tǒng)升級和故障排查。

當(dāng)然一些MCU與SoC也必不可少，它們負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、系統(tǒng)控制和通訊管理，確保系統(tǒng)能快速響應(yīng)并執(zhí)行相應(yīng)的消防策略。比如可以確保消防系統(tǒng)與視頻監(jiān)控、通風(fēng)空調(diào)等系統(tǒng)聯(lián)動，自動啟動應(yīng)急措施，如關(guān)閉非必要的電源，開啟排煙系統(tǒng)。

同時(shí)，以上這些芯片需要與現(xiàn)有的消防設(shè)備、通訊協(xié)議和軟件系統(tǒng)兼容，同時(shí)遵循相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如GB51048、GB50116等。并且考慮到更換成本和系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的需求，芯片應(yīng)設(shè)計(jì)為具有較長的工作壽命和良好的耐久性。

小結(jié)

一個高效的儲能中消防系統(tǒng)應(yīng)包括自動探測與報(bào)警、自動滅火、排煙通風(fēng)、防止復(fù)燃、人員安全保障、智能化管理等多個方面。通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和布局，結(jié)合定期的維護(hù)和檢查，可以有效降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，保障儲能電站的安全運(yùn)行。并且里面使用到的芯片不僅要滿足基本的功能需求，還要在復(fù)雜多變的環(huán)境中保持高性能、高穩(wěn)定性和安全性。