耐高温，高可靠，那些储能中消防安全系统容易忽略的芯片

电子发烧友网报道（文/黄山明）随着风电光伏的快速发展，储能产业也随之快速兴起。但储能设施中存储的能量介质通常是易燃易爆物质，如锂离子电池等，一旦发生火灾，不仅可能迅速蔓延，还可能引发爆炸，造成巨大财产损失乃至人员伤亡。
 
因此完备的消防系统通过快速响应和有效灭火，能在火灾初期阶段控制火势，防止事故扩大。并且设计储能中的消防系统时，应充分考虑锂离子电池火灾的特性和电力储能系统的特殊要求，确保消防系统能够有效应对各种潜在火灾情景。
 
储能消防系统的发展
 
在储能技术的早期发展阶段，尤其是以铅酸电池为主的储能应用中，消防措施相对简单，主要依赖传统的消防设备，如灭火器、消防栓等。这一时期的消防设计并未针对储能系统的特定风险进行优化。
 
随着电池技术的进步，尤其是锂离子电池为代表的电化学储能技术的快速发展和商业化应用，储能系统的消防需求变得更为复杂。锂离子电池存在热失控的风险，一旦发生火灾，火势蔓延快，难以控制，这促使业界开始研发专用的消防技术和系统。
 
这时通常会选择七氟丙烷灭火系统，实验表明锂电池在密闭情况下起火七氟丙烷能够迅速灭火，在密闭环境下不会复燃；超细干粉也可以迅速灭火，不会复燃。
 
到了2010年后，随着物联网、大数据和人工智能技术的进步，储能消防系统开始融入更多智能化元素。例如，一些企业开始研发基于锂离子电池热失控模型的智能安全消防系统，这些系统能够实时监测电池状态，实现早期预警和快速响应。
 
与此同时，国家和国际组织开始出台相关安全规程和标准，如2023年实施的《电化学储能电站安全规程》，对储能消防配置提出了明确要求，推动了行业标准化进程。这促进了消防系统设计的规范化，提高了系统整体的安全性和有效性。
 
近年来，储能消防系统不断集成先进的探测技术（如感温光纤、红外热成像）、高效灭火剂（如惰性气体灭火系统）、自动化控制系统和远程监控平台。储能集装箱级别的消防系统成为常态，不仅能快速定位火源，还能在必要时对整个集装箱空间进行高效灭火和持续降温。
 
当前，储能消防系统正朝着更智能、高效的方向发展，利用大数据分析和机器学习技术，对储能系统运行数据进行深度挖掘，实现火灾的主动预警和精准防控。储能消防平台的构建越来越注重数据融合和信息共享，以提升应急响应速度和决策效率。
 
从发展角度来看，储能设施的消防系统经历了从传统消防设施的简单应用到智能化、集成化、标准化的演变过程，反映了储能行业对安全性的高度重视和技术的持续进步。
 
储能消防系统中的芯片
 
作为一个现代化的储能消防系统，其内部的芯片种类多样，涵盖了从火灾探测、信号处理、通讯控制到智能决策等多个环节。并且这些需要应用消防系统中的芯片通常会有一些共同特点。
 
比如高灵敏度和准确性，以快速响应火灾情况；强大的抗干扰能力，确保在复杂环境中稳定工作；高带宽的数字通讯能力，以实现快速的数据传输；可能包含自我检测和诊断功能，以提高系统的可靠性；以及良好的电磁兼容性，减少外界因素对系统性能的影响。
 
消防系统中最常用的如探测芯片，主要用于火灾探测器，这类芯片能够感应烟雾、温度、气体浓度等火灾先兆，实现早期火灾预警。例如，使用光电传感器、热电偶或气敏电阻等元件的芯片，负责捕捉火灾初期的物理或化学变化。当然，这需要探测芯片具有高精度和高灵敏度，能够准确识别火灾的初期征兆，减少误报和漏报。
 
除了探测器外，还需要通过高级算法分析监测数据，一旦探测到潜在的火灾迹象，如温度异常升高或烟雾浓度增加，立即触发报警系统，并向消防控制中心发送报警信号。
 
这就要用到信号处理芯片，用于接收探测器发送的原始信号，进行放大、滤波、数字化处理，将模拟信号转换为可被系统识别的数字信号。这一步骤对于提高火灾报警的准确性和响应速度至关重要。信号传输过程中也需要用到一些安全芯片，用于加密和解密通讯数据，保护系统免受恶意攻击，确保数据的完整性和系统操作的安全性。
 
尤其是快速响应能力，火灾发生时，每一秒都至关重要。因此，芯片需具备快速处理和传输数据的能力，确保系统能够迅速探测火灾信号并作出反应。
 
同时还要有通讯芯片，用于系统内部各组件之间的通讯以及与外部监控系统的连接，支持有线（如RS485、CAN总线）和无线（如Wi-Fi、蓝牙、LoRa）等多种通讯协议，确保数据传输的高效稳定。
 
有了信号与数据，自然也要有存储芯片，用于存储系统配置、历史事件记录、算法模型等数据，支持系统升级和故障排查。
 
当然一些MCU与SoC也必不可少，它们负责数据处理、逻辑判断、系统控制和通讯管理，确保系统能快速响应并执行相应的消防策略。比如可以确保消防系统与视频监控、通风空调等系统联动，自动启动应急措施，如关闭非必要的电源，开启排烟系统。
 
同时，以上这些芯片需要与现有的消防设备、通讯协议和软件系统兼容，同时遵循相关的行业标准和规范，如GB51048、GB50116等。并且考虑到更换成本和系统连续运行的需求，芯片应设计为具有较长的工作寿命和良好的耐久性。
 
小结
 
一个高效的储能中消防系统应包括自动探测与报警、自动灭火、排烟通风、防止复燃、人员安全保障、智能化管理等多个方面。通过科学合理的设计和布局，结合定期的维护和检查，可以有效降低火灾风险，保障储能电站的安全运行。并且里面使用到的芯片不仅要满足基本的功能需求，还要在复杂多变的环境中保持高性能、高稳定性和安全性。