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

因此完備的消防系統(tǒng)通過快速響應和有效滅火，能在火災初期階段控制火勢，防止事故擴大。并且設計儲能中的消防系統(tǒng)時，應充分考慮鋰離子電池火災的特性和電力儲能系統(tǒng)的特殊要求，確保消防系統(tǒng)能夠有效應對各種潛在火災情景。

儲能消防系統(tǒng)的發(fā)展

在儲能技術的早期發(fā)展階段，尤其是以鉛酸電池為主的儲能應用中，消防措施相對簡單，主要依賴傳統(tǒng)的消防設備，如滅火器、消防栓等。這一時期的消防設計并未針對儲能系統(tǒng)的特定風險進行優(yōu)化。

隨著電池技術的進步，尤其是鋰離子電池為代表的電化學儲能技術的快速發(fā)展和商業(yè)化應用，儲能系統(tǒng)的消防需求變得更為復雜。鋰離子電池存在熱失控的風險，一旦發(fā)生火災，火勢蔓延快，難以控制，這促使業(yè)界開始研發(fā)專用的消防技術和系統(tǒng)。

這時通常會選擇七氟丙烷滅火系統(tǒng)，實驗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)境下不會復燃；超細干粉也可以迅速滅火，不會復燃。

到了2010年后，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術的進步，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)基于鋰離子電池熱失控模型的智能安全消防系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測電池狀態(tài)，實現(xiàn)早期預警和快速響應。

與此同時，國家和國際組織開始出臺相關安全規(guī)程和標準，如2023年實施的《電化學儲能電站安全規(guī)程》，對儲能消防配置提出了明確要求，推動了行業(yè)標準化進程。這促進了消防系統(tǒng)設計的規(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)不斷集成先進的探測技術（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，還能在必要時對整個集裝箱空間進行高效滅火和持續(xù)降溫。

當前，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)分析和機器學習技術，對儲能系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行深度挖掘，實現(xiàn)火災的主動預警和精準防控。儲能消防平臺的構建越來越注重數(shù)據(jù)融合和信息共享，以提升應急響應速度和決策效率。

從發(fā)展角度來看，儲能設施的消防系統(tǒng)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)消防設施的簡單應用到智能化、集成化、標準化的演變過程，反映了儲能行業(yè)對安全性的高度重視和技術的持續(xù)進步。

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)，其內部的芯片種類多樣，涵蓋了從火災探測、信號處理、通訊控制到智能決策等多個環(huán)節(jié)。并且這些需要應用消防系統(tǒng)中的芯片通常會有一些共同特點。

比如高靈敏度和準確性，以快速響應火災情況；強大的抗干擾能力，確保在復雜環(huán)境中穩(wěn)定工作；高帶寬的數(shù)字通訊能力，以實現(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，主要用于火災探測器，這類芯片能夠感應煙霧、溫度、氣體濃度等火災先兆，實現(xiàn)早期火災預警。例如，使用光電傳感器、熱電偶或氣敏電阻等元件的芯片，負責捕捉火災初期的物理或化學變化。當然，這需要探測芯片具有高精度和高靈敏度，能夠準確識別火災的初期征兆，減少誤報和漏報。

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跡象，如溫度異常升高或煙霧濃度增加，立即觸發(fā)報警系統(tǒng)，并向消防控制中心發(fā)送報警信號。

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，進行放大、濾波、數(shù)字化處理，將模擬信號轉換為可被系統(tǒng)識別的數(shù)字信號。這一步驟對于提高火災報警的準確性和響應速度至關重要。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。

尤其是快速響應能力，火災發(fā)生時，每一秒都至關重要。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)能夠迅速探測火災信號并作出反應。

同時還要有通訊芯片，用于系統(tǒng)內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。

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

同時，以上這些芯片需要與現(xiàn)有的消防設備、通訊協(xié)議和軟件系統(tǒng)兼容，同時遵循相關的行業(yè)標準和規(guī)范，如GB51048、GB50116等。并且考慮到更換成本和系統(tǒng)連續(xù)運行的需求，芯片應設計為具有較長的工作壽命和良好的耐久性。

小結

一個高效的儲能中消防系統(tǒng)應包括自動探測與報警、自動滅火、排煙通風、防止復燃、人員安全保障、智能化管理等多個方面。通過科學合理的設計和布局，結合定期的維護和檢查，可以有效降低火災風險，保障儲能電站的安全運行。并且里面使用到的芯片不僅要滿足基本的功能需求，還要在復雜多變的環(huán)境中保持高性能、高穩(wěn)定性和安全性。