分布式光纖測溫應用鋰電池倉庫和公路隧道火災報警

公路隧道為什么要進行溫度監(jiān)控和火災預警報警監(jiān)測

隨著我國高速公路網(wǎng)的不斷完善，新建的高速公路逐步向崇山峻嶺地區(qū)邁進，導致公路隧道的建設規(guī)模越來越大。隨著高速公路隧道所面臨的圍巖類型、地形地貌等條件越來越復雜，且長隧道、特長隧道所占比例越來越高，高速公路隧道安全運營面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，隧道內(nèi)發(fā)生火災的幾率增大。在隧道運營過程中，若不能對隧道火災進行實時有效的監(jiān)測，一旦發(fā)生火災，不能及時撲滅、救援，將導致嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，針對運營隧道火災監(jiān)測中一系列的技術問題開展深入系統(tǒng)的研究工作，是我國公路隧道運營方面的重大課題。 分布式光纖溫度傳感器是先進的溫度傳感器，利用拉曼散射效應和OTDR技術實現(xiàn)對敏感光纖所處溫度場的分布式測量，具有靈敏度高、抗電磁干擾、本質(zhì)安全、重量輕、壽命長、可靠性高等優(yōu)點，可以廣泛應用于電力電纜、地鐵隧道、煤礦巷道、石油儲罐、大型建筑結(jié)構的溫度監(jiān)控和火災報警。

目前，在公路隧道火災監(jiān)測方面，常用的監(jiān)測手段主要是視頻監(jiān)測法，即利用攝像頭及視頻管理系統(tǒng)對隧道內(nèi)火災情況進行實時監(jiān)測。由于攝像頭存在一定的監(jiān)測盲區(qū)，加之隧道內(nèi)為封閉空間，內(nèi)部空氣質(zhì)量較差，能見度較低，導致視頻監(jiān)測誤差較大、監(jiān)測盲區(qū)較大。可見，現(xiàn)有公路隧道火災監(jiān)測技術由于其自身的技術缺陷，已嚴重制約了公路隧道運營技術的進一步發(fā)展。

鋰電池為什么要進行測溫

隨著風能、水能、核能等新興清潔能源的開發(fā)，與之相配套的儲能技術也得到了大力發(fā)展，鋰離子電池集裝箱儲能站因為具有能量密度大、輸出功率高、使用壽命長、環(huán)境友好、適用范圍廣等優(yōu)點而廣泛應用于電力儲能領域。鋰離子電池儲能集裝箱雖具有上述優(yōu)點，但其內(nèi)部的鋰離子電池若處于熱濫用情況，容易引發(fā)電池內(nèi)部的熱量異常集聚，表面溫度升高，進而觸發(fā)鋰離子電池熱失控，發(fā)生爆炸、起火等危險情況。鑒于鋰離子電池儲能集裝箱內(nèi)部鋰離子電池緊密排布、能量密度較大的特點，若個別電池出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，極易引發(fā)臨近電池受熱，進而出現(xiàn)熱失控傳播的危險情況，導致整個儲能集裝箱發(fā)生火災，造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，安全可靠的電化學儲能站預制艙內(nèi)溫度監(jiān)控技術對于電化學儲能站的安全使用，擴大應用范圍具有重大意義。

目前以手機為代表的各類消費電子、移動電源、新能源汽車等都采用了鋰電池裝置，隨著使用量的不斷上升，生產(chǎn)電池的廠家也日益興起，與此同時鋰電池倉庫著火、鋰電池倉庫爆炸的事故也頻頻發(fā)生。鋰電池在生產(chǎn)的過程中化成和分容后均需要批量的周轉(zhuǎn)與儲存，此過程中鋰電池尚未生產(chǎn)完成，鋰電池的狀態(tài)及其不穩(wěn)定，容易發(fā)生內(nèi)部短路或漏液問題，最終導致鋰電池的局部溫度升高現(xiàn)象，如若發(fā)現(xiàn)不及時會造成火災或爆炸的事故發(fā)生。而在傳統(tǒng)的鋰電池倉庫管理過程中疏于對電池溫度的監(jiān)測及管理，有些廠家則使用較為普通的消防類的煙感、溫感傳感設備進行較為粗劣的檢測，普通溫感傳感器在前期溫度上升階段無法獲取溫度信息，當達到70℃以上時才發(fā)出報警信息，煙感傳感器則在發(fā)生煙霧時才發(fā)出告警信息，此種設備無法達到前期預防火災發(fā)生的目的。而一些使用無線測溫的方式比如433MHz、zigbee、lora等由于電池倉儲點位數(shù)量眾多，最終將產(chǎn)生嚴重的同頻干擾和臨頻干擾，導致無線監(jiān)測設備通信失敗。分時發(fā)送的傳感點延時非常嚴重，使電池倉儲的溫度無法準確實時監(jiān)測。因此，提供一種基于分布式光纖測溫的電池倉儲溫度監(jiān)測系統(tǒng)技術，發(fā)現(xiàn)其存儲的鋰電池溫度變化狀態(tài)及溫升嚴重的周轉(zhuǎn)鋰電池顯得十分重要，可有效降低火災及爆炸事件的發(fā)生，發(fā)現(xiàn)問題及時治理，以確保電池倉庫的安全和人們生命財產(chǎn)安全。

目前，專門針對電化學儲能站的溫度監(jiān)控技術研究并不多，目前投入使用的電化學儲能站內(nèi)部溫度監(jiān)控多采用傳統(tǒng)的熱電偶測溫或者紅外測溫技術。熱電偶測溫精度較高，基本可靠，但是單個熱電偶測溫面積太小，應用于較大空間內(nèi)時必須逐點布設，且仍然不能滿足大空間多點測溫的要求。紅外測溫也具有測溫面積較小的問題，且測溫精度較低，不能很好地滿足實際工程需求。
分布式光纖測溫系統(tǒng)所采用的技術有別于傳統(tǒng)測溫方式測溫面積較小的局限性，具有長達數(shù)十千米的測溫長度，同時能夠保證滿足需求的測溫精度，且本身材質(zhì)安全可靠，更適用于鋰離子電池電化學儲能站的溫度監(jiān)控。