本發(fā)明提出了一種電池儲能系統(tǒng)微泄漏氣體探測及預(yù)警方法和系統(tǒng)，屬于電池儲能系統(tǒng)安全。

背景技術(shù)：

1、近年來，以磷酸鐵鋰電池為代表的鋰離子電池儲能迎來了爆發(fā)式增長，但安全問題頻發(fā)越來越成為制約產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的瓶頸問題。在長期的循環(huán)使用過程中，尤其是臨近循環(huán)壽命末期時，電池出現(xiàn)外殼破損導(dǎo)致泄漏的風(fēng)險將大大提升，但此種場景，泄漏點往往較小，電池內(nèi)部的氣體或電解液蒸汽釋放緩慢，肉眼往往難以察覺。而且鋰離子電池儲能系統(tǒng)內(nèi)部空間較大，目前常用的可燃?xì)怏w探測器，受限于安裝位置和熱管理系統(tǒng)的影響，檢測范圍有限，也無法對發(fā)生泄漏的電池進(jìn)行定位。而單體電池發(fā)生泄漏會導(dǎo)致其本體性能快速下降，如無法及時發(fā)現(xiàn)故障電池，極易造成電池?zé)崾Э氐陌l(fā)生。上述問題的存在，亟需通過一種更加靈活、探測范圍更廣的電池故障探測技術(shù)進(jìn)行解決。通過綜合研判探測結(jié)果，對儲能系統(tǒng)存在的安全風(fēng)險進(jìn)行預(yù)警。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決電池的應(yīng)用安全性問題，本發(fā)明提供一種電池儲能系統(tǒng)微泄漏氣體探測及預(yù)警方法和系統(tǒng)，該方法為儲能系統(tǒng)的安全預(yù)警和應(yīng)急處置提供了技術(shù)支撐，提高了儲能站運維的安全性和效率?？梢詫崟r監(jiān)測電池狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種電池儲能系統(tǒng)微泄漏氣體探測及預(yù)警方法，包括：

4、基于紅外成像對預(yù)制艙儲能系統(tǒng)內(nèi)部電池微泄漏氣體位置進(jìn)行定位；

5、基于激光探測對電池?zé)崾Э蒯尫诺臍怏w濃度進(jìn)行定量；

6、根據(jù)定位及定量結(jié)果，及電池存在的氣體微泄漏特征，給出電池故障氣體泄漏預(yù)警結(jié)果。

7、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述基于紅外成像對預(yù)制艙儲能系統(tǒng)內(nèi)部電池微泄漏氣體位置進(jìn)行定位是：基于紅外成像結(jié)果，通過紅外圖像灰度值的幀差處理，獲得氣云面積并確定熱失控位置。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述基于紅外成像結(jié)果，通過紅外圖像灰度值的幀差處理，包括：

9、對于紅外成像圖像上任意一點x(i,j)的灰度為：

10、

11、式中，h(x)為點x的灰度值；c()為基于高斯空間的權(quán)重，取值0-1；s()為像素之間相似程度的高斯權(quán)重，取值0-1；f(x)為像素點的像素值；k-1(x)為歸一化因子；

12、h(x)序列里的第k-1幀和第k幀分別用hk-1(i，j)和hk(i，j)來表示，序列圖像差分矩陣r(k-1，k)(i,j)為

13、r(k-1,k)(i,j)＝|hk(i,j)-hk-1(i,j)|

14、式中:r(k-1，k)(i，j)圖像差分矩陣，k為圖像總幀數(shù)。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述獲得氣云面積并確定熱失控位置，包括：

16、判斷是否為泄漏點：

17、

18、式中，f(i，j)為熱失控泄漏氣體氣云最終結(jié)果位點圖；閾值r為泄漏點灰度值變化量；閾值p為變化幀數(shù)占總幀數(shù)的概率大小；令f(i，j)＝255的像素點數(shù)量為n，則氣體泄漏面積a為：

19、

20、其中，a為每個像素點的面積；m為紅外成像儀器的屏幕寬度；α為鏡頭視角；ξ為面積矯正因子；r為紅外成像儀器距離泄漏點距離。

21、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述基于激光探測對電池?zé)崾Э蒯尫诺臍怏w濃度進(jìn)行定量是在氣云定位后，對氣云范圍內(nèi)微泄漏氣體濃度進(jìn)行探測。

22、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述對氣云范圍內(nèi)微泄漏氣體濃度進(jìn)行探測，包括：

23、通過提取幀差最大的點

24、

25、提取幀差最小的點

26、

27、對fmax(i,j)點和fmin(i,j)點進(jìn)行氣體濃度探測，獲得氣體濃度；并探測多次，取fmax(i,j)點氣體濃度的最大值cmax，取fmin(i,j)點氣體濃度的最小值cmin，

28、則探測氣體濃度c為：

29、c＝|cmax-cmin|

30、探測氣體濃度c作為電池?zé)崾Э貧怏w濃度。

31、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述根據(jù)定位及定量結(jié)果，及電池存在的氣體微泄漏特征，給出電池故障氣體泄漏預(yù)警結(jié)果包括，利用紅外氣體成像后獲得的氣云面積a及激光探測器探測到的氣體濃度c，根據(jù)電池存在的氣體微泄漏特征，將氣體泄漏預(yù)警劃分等級，并給出預(yù)警閾值，超過預(yù)警閾值后進(jìn)行預(yù)警提醒。

32、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述將氣體泄漏預(yù)警劃分等級，分別為灰色預(yù)警、黃色預(yù)警、橙色預(yù)警和紅色預(yù)警，預(yù)警閾值通過數(shù)學(xué)式來表示：

33、灰色預(yù)警：(0<a<z)或(0<c<d)，其中，0<z<0.05m2，25ppm≤d<50ppm；

34、黃色預(yù)警：(z<a<e)或(d<c<f)，其中，0.05m2<e<0.2m2，50ppm<f<100ppm；

35、橙色預(yù)警：(z<a<e)且(d<c<f)；

36、紅色預(yù)警：(a>e)或(c>f)。

37、第二方面，本發(fā)明提供一種電池儲能系統(tǒng)微泄漏氣體探測及預(yù)警系統(tǒng)，包括：

38、定位模塊，用于基于紅外成像對預(yù)制艙儲能系統(tǒng)內(nèi)部電池微泄漏氣體位置進(jìn)行定位；

39、定量模塊，用于基于激光探測對電池?zé)崾Э蒯尫诺臍怏w濃度進(jìn)行定量；

40、預(yù)警模塊，用于根據(jù)定位及定量結(jié)果，及電池存在的氣體微泄漏特征，給出電池故障氣體泄漏預(yù)警結(jié)果。

41、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述定位模塊中，基于紅外成像對預(yù)制艙儲能系統(tǒng)內(nèi)部電池微泄漏氣體位置進(jìn)行定位是：基于紅外成像結(jié)果，通過紅外圖像灰度值的幀差處理，獲得氣云面積并確定熱失控位置。

42、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述定量模塊中，基于激光探測對電池?zé)崾Э蒯尫诺臍怏w濃度進(jìn)行定量是在氣云定位后，對氣云范圍內(nèi)微泄漏氣體濃度進(jìn)行探測。

43、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述預(yù)警模塊中，根據(jù)定位及定量結(jié)果，及電池存在的氣體微泄漏特征，給出電池故障氣體泄漏預(yù)警結(jié)果包括，利用紅外氣體成像后獲得的氣云面積a及激光探測器探測到的氣體濃度c，根據(jù)電池存在的氣體微泄漏特征，將氣體泄漏預(yù)警劃分等級，并給出預(yù)警閾值，超過預(yù)警閾值后進(jìn)行預(yù)警提醒。

44、第三方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)所述電池儲能系統(tǒng)微泄漏氣體探測及預(yù)警方法。

45、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述電池儲能系統(tǒng)微泄漏氣體探測及預(yù)警方法。

46、第五方面，本發(fā)明提供一種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機指令，其特征在于，所述計算機指令指示計算機執(zhí)行所述電池儲能系統(tǒng)微泄漏氣體探測及預(yù)警方法。

47、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具備的有益效果為：

48、該發(fā)明通過綜合研判紅外氣體成像儀獲得煙氣面積和激光氣體濃度探測儀獲得的氣體濃度，獲得氣體泄漏預(yù)警等級，該發(fā)明可應(yīng)用于儲能站運維過程中，對電池氣體微泄漏過程進(jìn)行探測和預(yù)警。該方法便于實時監(jiān)測電池狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患，進(jìn)而提高了儲能站運維的安全性和效率，