一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法及系统与流程

本发明涉及船舶消防，具体涉及一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法及系统。

背景技术：

1、船舶箱式电源作为船舶电力推进和储能系统的重要装备，其内部排列着电池模组，此类电池在发生热失控时会释放热能及可燃气体，引发持续燃烧，针对箱式电源的内部封闭空间配置消防灭火系统是当前的工程要求。

2、在现有的船舶箱式电源消防应用中，行业普遍采用气体灭火剂与水基灭火剂联合使用的方案，常规操作逻辑是当探测到火灾信号时，首先释放全氟己酮或七氟丙烷等气体灭火剂进行初始的窒息灭火，随后通过控制系统内部设定的固定延时程序，在预设延时时间结束后直接启动细水雾系统，依靠细水雾的蒸发吸热作用对电池模组进行降温，防止热蔓延和复燃。

3、然而，船舶箱式电源内部的热失控发展过程受火灾规模、环境温度及泄压动作等动态因素综合影响，封闭空间内的释热速率处于动态变化中，现有技术中单纯依靠固定延时时间来执行气液介质切换的方式存在局限性，固定的时间阈值无法准确匹配火灾现场真实的热力学状态，导致细水雾在箱体内部仍处于高温阶段时介入；水基介质接触高温电芯后发生汽化，瞬间产生的大量蒸汽不仅会破坏前期气体灭火剂的有效浓度，还会导致受限空间内的压力升高，引发箱体结构超压破坏的危险，此外，即便细水雾的启动时机恰当，现有细水雾系统多采用固定占空比的脉冲喷射或持续喷射方式执行降温，喷射参数无法跟随电芯表面温度的动态变化而调整，当降温速率不足或电芯内部余热持续积聚时，极易出现温度反弹并引发复燃；而一旦复燃，现有系统缺乏有效的二次抑制手段，难以阻断电池二次热失控的发展。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术提出的问题，本发明第一方面提供一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，通过计算机执行以下步骤通过计算机执行以下步骤：

2、步骤一，复合探测器采集船舶箱式电源内部的环境状态参数，依据分级预警逻辑比对环境状态参数，判定预警级别并触发相应动作；

3、步骤二，接收二级预警信号并控制气体灭火设备释放灭火剂，基于滑动窗口滤波与防爆泄压阀动作状态计算空间总焓变率，以动态判定细水雾启动时机；

4、步骤三，启动细水雾泵组，提取声学传感器信号的声学特征能量，结合电芯表面温度构建量纲一化沸腾融合指数，调节电子比例调压阀的输出压力；

5、步骤四，在脉冲式喷射阶段，计算温度反弹斜率控制误差，利用离散pid算法自适应更新脉冲喷射占空比，并在降温后执行防复燃长时监护。

6、本发明第二方面提供一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防系统，采用分层物理拓扑设计，包括：

7、感知交互层，布设于船舶箱式电源内部，包括复合探测器、声学传感器、压力传感器以及贴附于电芯表面的温度传感器，用于采集环境浓度数据、声学频域数据、绝对压力数据及电芯表面温度数据，声学传感器贴近电池模组表面布置；感知交互层还包括安装于箱体外部的防爆泄压阀，用于反馈排气动作状态。

8、独立流体管网层，配置有独立布设的气体释放管网与细水雾喷淋管网，细水雾喷淋管网包括多段无缝不锈钢管，且细水雾喷淋管网上串联接入有电子比例调压阀，用于实现介质的压力动态调节。

9、终端执行层，包括气体灭火设备与细水雾泵组；气体灭火设备内部装载全氟己酮灭火剂或七氟丙烷灭火剂，通过气体释放管网与气体喷头连通；细水雾泵组通过细水雾喷淋管网与细水雾喷头连通。

10、消防控制器，信号输入端与感知交互层的传感器及防爆泄压阀的动作状态反馈端连接，输出端分别与气体灭火设备的气体电磁阀、细水雾泵组以及电子比例调压阀的控制端通信连接，用于处理环境数据、执行分级预警逻辑及协同控制算法，并向终端执行层下发控制指令。

11、又一方面，本发明还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述方法的步骤。

12、再一方面，本发明还公开一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上方法的步骤

13、本发明采用上述技术方案，能够带来如下有益效果：

14、1、本发明通过在气体释放阶段引入滑动窗口算法对传感器数据进行滤波，结合防爆泄压阀动作状态补偿参数计算封闭空间的总焓变率，并基于总焓变率与温度的协同判定动态生成细水雾泵组的启动延时时间，实现了对空间释热与灭火剂吸热热力学平衡状态的准确判定，有效避免了常规固定时序控制下因水基介质过早介入引发的高温剧烈汽化与箱体超压危险，保障了气液两相灭火介质在受限空间内的安全衔接。

15、2、本发明通过提取细水雾液滴接触电芯表面产生的声学特征能量，结合电芯表面温度与临界温度阈值构建量纲一化沸腾融合指数，以此作为相变状态判定依据动态调节串联于流体管网上的电子比例调压阀输出压力，实现了高压状态下细水雾穿透蒸汽层与低压状态下减压剥离闪蒸的自适应切换，改善了单一恒压水雾难以穿透蒸汽层的不足，增强了水基介质在电池热失控工况下的穿透降温效能。

16、3、本发明通过在脉冲间歇喷射阶段获取温度反弹斜率并与下降速率阈值作差得到控制误差，利用离散pid算法处理该误差以自适应更新下一周期的喷射占空比，融合特征气体浓度参数辅助触发积分重置，实现了基于热传导与化学链式反应特征的双重闭环控制，改善了常规静态时间占空比分配带来的控制局限，有利于长时监护模式下灭火资源的高效调度，有效阻断了极端工况下电池二次热失控的发展。

1.一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，通过计算机执行以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，所述复合探测器采集船舶箱式电源内部的环境状态参数，依据分级预警逻辑比对环境状态参数，判定预警级别并触发相应动作，包括：采集一氧化碳浓度数值、氢气浓度数值、挥发性有机化合物数值、烟雾数值以及温度数值；内部设定包含不同环境参量组合的第一预警条件，以及作为单一温度触发参数的第二预警条件；当所述第一预警条件或所述第二预警条件任意一项满足一级预警阈值时，生成一级预警信号；当满足二级预警阈值时，生成二级预警信号；当满足三级报警阈值时，生成三级报警信号。

3.根据权利要求1所述的一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，所述基于滑动窗口滤波与防爆泄压阀动作状态计算空间总焓变率，具体包括：通过滑动窗口最小二乘法对压力传感器与所述复合探测器采集的离散时间序列数据进行滤波。设窗口长度为个采样点，绝对压力变化率与平均温度变化率计算公式为：

4.根据权利要求3所述的一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，所述以动态判定细水雾启动时机，具体包括：当所述空间总焓变率大于零，且船舶箱式电源内部温度大于80℃或火焰信号未消失时，跳过延时步骤直接下发启动所述细水雾泵组指令；当所述空间总焓变率小于或等于零且温度呈现下降状态时，根据温度的下降速率生成取值范围为5s至20s的动态延时时间t2，其中温度下降速率的绝对值越大，所述动态延时时间的取值越小，并在计时结束后下发所述细水雾泵组启动指令；其余情形下，按预设的默认延时时间下发所述细水雾泵组启动指令。

5.根据权利要求1所述的一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，所述提取声学传感器信号的声学特征能量，结合电芯表面温度构建量纲一化沸腾融合指数，具体包括：对所述声学传感器接收的原始声学信号执行频域转换与带通滤波处理，提取声学特征能量：

6.根据权利要求5所述的一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，所述调节电子比例调压阀的输出压力，具体包括：当时，判定处于膜态沸腾状态，指令所述电子比例调压阀调节至初始高压阈值，输出高压状态下的细水雾穿透蒸汽层；当且步骤二中计算的空间总焓变率小于零时，判定转变为核态沸腾状态，指令所述电子比例调压阀下调至闪蒸临界压力，输出低压状态下的细水雾进行减压剥离与雾化降温；其余情形下，维持所述电子比例调压阀的当前输出压力。

7.根据权利要求1所述的一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，所述计算温度反弹斜率控制误差，利用离散pid算法自适应更新脉冲喷射占空比，具体包括：温度反弹斜率计算公式为：

8.根据权利要求7所述的一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，所述脉冲式喷射阶段的执行逻辑包括：当所述温度反弹斜率数值大于零，或者所述温度反弹斜率数值小于零且其绝对值小于所述温度下降速率阈值的绝对值时，通过占空比更新公式增大喷射占空比；当所述温度反弹斜率数值小于零且其绝对值大于或等于所述温度下降速率阈值的绝对值时，维持或减小喷射占空比；同时，当间歇期内的氢气浓度参数和/或一氧化碳浓度参数呈现异常升高趋势时，判定存在复燃情况，触发积分项重置并强制所述细水雾泵组增大喷射占空比。

9.根据权利要求1所述的一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，所述在降温后执行防复燃长时监护，具体包括：

10.一种应用于船舶箱式电源的联合抑制复燃消防系统，用于执行如权利要求1至9任一项所述的联合抑制复燃消防方法，其特征在于，采用分层物理拓扑设计，包括：