本發(fā)明涉及安全防護(hù)，尤其涉及一種電化學(xué)儲(chǔ)能安全防護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，特別是以鋰離子電池為代表的儲(chǔ)能技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展迅速，已成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、解決新能源技術(shù)波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性問(wèn)題的關(guān)鍵一環(huán)。這一技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，如平抑發(fā)電及負(fù)荷波動(dòng)、提升發(fā)電機(jī)組靈活調(diào)節(jié)能力、為電網(wǎng)運(yùn)行提供調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等多種服務(wù)。隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，儲(chǔ)能電站的配置逐漸增加，對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能安全防護(hù)系統(tǒng)的需求也日益迫切。

2、經(jīng)檢索，中國(guó)專利號(hào)為cn116013049a的發(fā)明專利，公開(kāi)了一種電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)防護(hù)方法、裝置和設(shè)備，屬于消防安全技術(shù)領(lǐng)域。包括：響應(yīng)接收到的防護(hù)請(qǐng)求，通過(guò)綜合監(jiān)測(cè)模塊采集電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的多組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；根據(jù)各組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別選取對(duì)應(yīng)的預(yù)警策略進(jìn)行輪詢，生成多個(gè)輪詢結(jié)果；響應(yīng)全部輪詢結(jié)果，通過(guò)聲光報(bào)警器執(zhí)行對(duì)應(yīng)的提醒操作，并確定是否執(zhí)行防護(hù)操作；若確定執(zhí)行，則通過(guò)放氣勿入指示燈和火災(zāi)抑制模塊執(zhí)行防護(hù)操作。

3、與現(xiàn)有技術(shù)相比，該中國(guó)專利號(hào)為cn115909625a的發(fā)明專利，通過(guò)響應(yīng)接收到的防護(hù)請(qǐng)求，通過(guò)綜合監(jiān)測(cè)模塊采集電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的多組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選取對(duì)應(yīng)的預(yù)警策略分別對(duì)各組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行輪詢，生成多個(gè)輪詢結(jié)果，響應(yīng)全部輪詢結(jié)果，通過(guò)聲光報(bào)警器執(zhí)行對(duì)應(yīng)的提醒操作，并確定是否執(zhí)行防護(hù)操作，若確定執(zhí)行防護(hù)操作，則通過(guò)放氣勿入指示燈和火災(zāi)抑制模塊執(zhí)行防護(hù)操作。在整個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)防護(hù)的過(guò)程中，通過(guò)多參數(shù)耦合進(jìn)行多維判斷，提升了電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性。

4、然而上述裝置在使用過(guò)程中，預(yù)警策略的制定需要基于豐富的歷史數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)，但由于電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性，上述裝置的預(yù)警策略可能無(wú)法完全適應(yīng)所有情況，因此，提出一種電化學(xué)儲(chǔ)能安全防護(hù)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在，預(yù)警策略的制定需要基于豐富的歷史數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)，但由于電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性，上述裝置的預(yù)警策略可能無(wú)法完全適應(yīng)所有情況的缺點(diǎn)，而提出的一種電化學(xué)儲(chǔ)能安全防護(hù)系統(tǒng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種電化學(xué)儲(chǔ)能安全防護(hù)系統(tǒng)，包括：

4、數(shù)據(jù)采集模塊：負(fù)責(zé)通過(guò)高精度傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括溫度、壓力、氣體濃度、濕度、電磁干擾等；

5、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊：負(fù)責(zé)對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、清洗、壓縮和存儲(chǔ)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)源；

6、對(duì)抗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)模塊：負(fù)責(zé)利用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)生成額外的模擬數(shù)據(jù)，以增加數(shù)據(jù)多樣性，支持更復(fù)雜的分析場(chǎng)景，提高模型泛化能力；

7、智能分析模塊：負(fù)責(zé)利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法對(duì)歷史數(shù).據(jù)進(jìn)行深度挖掘和學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患和規(guī)律；

8、預(yù)警策略模塊：負(fù)責(zé)根據(jù)智能分析模塊的結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化預(yù)警策略，包括預(yù)警閾值、預(yù)警級(jí)別、響應(yīng)措施等；

9、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊：負(fù)責(zé)集成多環(huán)境因子監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)時(shí)感知并評(píng)估環(huán)境因素(如溫度、濕度、電磁干擾等)對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的影響；

10、響應(yīng)與執(zhí)行模塊：負(fù)責(zé)根據(jù)預(yù)警信息，自動(dòng)觸發(fā)相應(yīng)的防護(hù)操作，如自動(dòng)斷電、自動(dòng)噴水滅火、調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)等；

11、用戶交互模塊：提供用戶界面；

12、所述數(shù)據(jù)采集模塊將實(shí)時(shí)采集到的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)(如溫度、壓力、氣體濃度等)傳輸給數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊以及對(duì)抗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)模塊，所述對(duì)抗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)模塊將生成的模擬數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊以及預(yù)警策略模塊，所述數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊將處理后的數(shù)據(jù)提供給智能分析模塊，以及將歷史數(shù)據(jù)提供給對(duì)抗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)模塊，所述智能分析模塊將分析結(jié)果(如潛在的安全隱患、系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估等)傳輸給預(yù)警策略模塊，所述智能分析模塊將部分分析結(jié)果(如系統(tǒng)健康狀態(tài)、預(yù)警信息等)傳輸給用戶交互模塊，直接展示在用戶界面上，所述預(yù)警策略模塊將制定好的預(yù)警策略和響應(yīng)措施傳輸給響應(yīng)與執(zhí)行模塊，所述預(yù)警策略模塊將預(yù)警信息和響應(yīng)措施傳輸給用戶交互模塊，展示在用戶界面上，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊將評(píng)估得到的環(huán)境因素對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的影響數(shù)據(jù)傳輸給智能分析模塊，所述響應(yīng)與執(zhí)行模塊將執(zhí)行結(jié)果(如防護(hù)操作的成功與否、系統(tǒng)狀態(tài)變化等)傳輸給用戶交互模塊，展示在用戶界面上。

13、上述技術(shù)方案進(jìn)一步包括：

14、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集單元以及數(shù)據(jù)傳輸單元，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)測(cè)量電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的溫度、壓力、氣體濃度、濕度和電磁干擾等參數(shù)，所述數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)接收來(lái)自傳感器網(wǎng)絡(luò)的電信號(hào)，進(jìn)行初步的信號(hào)處理(如放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)據(jù)傳輸單元負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)字信號(hào)通過(guò)有線或無(wú)線方式傳輸給數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)將感知到的物理量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)接口(如模擬信號(hào)接口、數(shù)字信號(hào)接口等)傳輸給數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行初步處理后，將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)通過(guò)內(nèi)部總線或接口(如串口、網(wǎng)口、can總線等)傳輸給數(shù)據(jù)傳輸單元。

15、進(jìn)一步地，所述對(duì)抗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)模塊利用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)生成額外的模擬數(shù)據(jù)，具體步驟為：

16、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：

17、數(shù)據(jù)收集：接收電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊提供的歷史數(shù)據(jù)；

18、數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

19、定義對(duì)抗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

20、生成器：負(fù)責(zé)生成與真實(shí)數(shù)據(jù)相似的新數(shù)據(jù)樣本，在訓(xùn)練過(guò)程中，所述生成器的目標(biāo)是生成真實(shí)的數(shù)據(jù)，以欺騙判別器；

21、輸入：隨機(jī)噪聲向量z；

22、輸出：合成的數(shù)據(jù)g(z)；

23、判別器：負(fù)責(zé)區(qū)分輸入的數(shù)據(jù)是真實(shí)數(shù)據(jù)還是由生成器生成的假數(shù)據(jù)，在訓(xùn)練過(guò)程中，所述判別器的目標(biāo)是準(zhǔn)確地區(qū)分真實(shí)數(shù)據(jù)和生成數(shù)據(jù)；

24、輸入：真實(shí)數(shù)據(jù)x或生成器生成的數(shù)據(jù)g(z)；

25、輸出：一個(gè)概率值d(x)，表示輸入是真實(shí)的概率；

26、定義損失函數(shù)：

27、生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練目標(biāo)是最小化生成器的損失同時(shí)最大化判別器的損失，這通過(guò)以下公式表示：

28、

29、其中，pdata(x)是真實(shí)數(shù)據(jù)的分布，pz(z)是噪聲的分布，d(x)是判別器對(duì)真實(shí)x的判斷，d(g(z))判別器對(duì)生成g(z)的判斷；

30、訓(xùn)練過(guò)程：

31、初始化：隨機(jī)初始化生成器和判別器的參數(shù)；

32、迭代訓(xùn)練：

33、訓(xùn)練判別器：固定生成器的參數(shù)，通過(guò)優(yōu)化判別器的損失函數(shù)來(lái)更新判別器的參數(shù)；

34、訓(xùn)練生成器：固定判別器的參數(shù)，通過(guò)優(yōu)化生成器的損失函數(shù)來(lái)更新生成器的參數(shù)；

35、重復(fù)迭代：重復(fù)上述迭代訓(xùn)練，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的訓(xùn)練輪數(shù)或滿足其他停止條件；

36、合成數(shù)據(jù)：

37、使用訓(xùn)練好的生成器，輸入隨機(jī)噪聲向量z，生成新的數(shù)據(jù)g(z)；

38、數(shù)據(jù)合并：

39、將合成的數(shù)據(jù)g(z)與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，形成最終的數(shù)據(jù)集。

40、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、數(shù)據(jù)清洗單元、數(shù)據(jù)壓縮單元、分布式存儲(chǔ)單元以及并行處理單元，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊采集到的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)以及對(duì)抗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)模塊將生成的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，包括數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、異常值的剔除、缺失值的填補(bǔ)等，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，所述數(shù)據(jù)清洗單元負(fù)責(zé)進(jìn)一步清理數(shù)據(jù)，去除噪聲、重復(fù)記錄等無(wú)用信息，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，所述數(shù)據(jù)壓縮單元負(fù)責(zé)對(duì)清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，減少存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬的需求，所述分布式存儲(chǔ)單元負(fù)責(zé)利用分布式存儲(chǔ)技術(shù)，將壓縮后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，提高數(shù)據(jù)的可靠性和可擴(kuò)展性，所述并行處理單元負(fù)責(zé)利用并行處理技術(shù)，加速數(shù)據(jù)處理的速度，提高系統(tǒng)的整體性能，所述數(shù)據(jù)采集模塊將電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及對(duì)抗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)模塊將生成的模擬數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)清洗單元，所述數(shù)據(jù)清洗單元將清洗后的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)壓縮單元，所述數(shù)據(jù)壓縮單元將壓縮后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在分布式存儲(chǔ)單元中，所述并行處理單元貫穿整個(gè)數(shù)據(jù)處理流程，為數(shù)據(jù)預(yù)處理、清洗、壓縮等過(guò)程提供并行計(jì)算能力。

41、進(jìn)一步地，所述智能分析模塊包括數(shù)據(jù)收集單元、分析算法單元、模型管理單元以及結(jié)果展示單元，所述數(shù)據(jù)源單元負(fù)責(zé)接受數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊處理后的數(shù)據(jù)，所述分析算法單元包含各種分析算法，如機(jī)器學(xué)習(xí)算法、深度學(xué)習(xí)算法、時(shí)間序列分析算法等，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和學(xué)習(xí)，所述模型管理單元負(fù)責(zé)分析模型的創(chuàng)建、訓(xùn)練、驗(yàn)證、部署和更新等全生命周期管理，所述結(jié)果展示單元負(fù)責(zé)將分析結(jié)果以可視化的形式展示給用戶，如報(bào)表、圖表、儀表盤(pán)等，所述數(shù)據(jù)收集單元將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給分析算法單元，所述分析算法單元將分析結(jié)果和模型參數(shù)反饋給模型管理單元，所述模型管理單元將分析結(jié)果和模型信息傳輸給結(jié)果展示單元。

42、進(jìn)一步地，所述預(yù)警策略模塊包括策略制定單元以及監(jiān)控與評(píng)估單元，所述策略制定單元負(fù)責(zé)根據(jù)分析結(jié)果，制定和調(diào)整預(yù)警策略，包括預(yù)警閾值、預(yù)警級(jí)別、響應(yīng)措施等，所述監(jiān)控與評(píng)估單元負(fù)責(zé)持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)和環(huán)境變化，評(píng)估預(yù)警策略的有效性，并提供反饋用于策略優(yōu)化，所述智能分析模塊將分析結(jié)果(如異常檢測(cè)、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等)傳輸給策略制定單元，所述策略制定單元將制定的預(yù)警策略發(fā)送給監(jiān)控與評(píng)估單元進(jìn)行實(shí)施，并接收其反饋的評(píng)估結(jié)果，所述監(jiān)控與評(píng)估單元將系統(tǒng)狀態(tài)和環(huán)境變化的數(shù)據(jù)反饋給智能分析模塊，以便其進(jìn)行更深入的分析，當(dāng)監(jiān)控與評(píng)估單元檢測(cè)到預(yù)警條件滿足時(shí)，向響應(yīng)與執(zhí)行模塊發(fā)送預(yù)警信號(hào)，并傳遞相應(yīng)的響應(yīng)措施。

43、進(jìn)一步地，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊包括傳感器單元、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元以及環(huán)境影響評(píng)估單元，所述傳感器單元包括溫度傳感器、濕度傳感器、電磁干擾傳感器等，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)感知環(huán)境因子的變化，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元負(fù)責(zé)從傳感器單元接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)處理和初步分析，提取有用信息，所述環(huán)境影響評(píng)估單元基于采集到的數(shù)據(jù)，評(píng)估環(huán)境因素對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的影響，并給出評(píng)估結(jié)果，所述環(huán)境影響評(píng)估單元將評(píng)估結(jié)果(包括是否超出預(yù)設(shè)閾值)傳輸給預(yù)警策略模塊。

44、進(jìn)一步地，所述響應(yīng)與執(zhí)行模塊包括預(yù)警信息接收單元、響應(yīng)措施選擇單元、執(zhí)行控制單元以及執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控單元，所述預(yù)警信息接收單元負(fù)責(zé)接收來(lái)自預(yù)警策略模塊的預(yù)警信號(hào)，所述響應(yīng)措施選擇單元接收來(lái)自預(yù)警策略模塊的響應(yīng)措施，所述執(zhí)行控制單元負(fù)責(zé)控制響應(yīng)措施的執(zhí)行，如控制開(kāi)關(guān)的通斷、啟動(dòng)噴水系統(tǒng)等，所述執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控單元負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控響應(yīng)措施的執(zhí)行狀態(tài)，確保措施得到有效執(zhí)行，所述預(yù)警信息接收單元將接收到的預(yù)警信號(hào)傳輸給執(zhí)行控制單元，所述響應(yīng)措施選擇單元將接收到的響應(yīng)措施傳輸給執(zhí)行控制單元，所述執(zhí)行控制單元在執(zhí)行響應(yīng)措施的同時(shí)，將執(zhí)行狀態(tài)信息發(fā)送給執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控單元。

45、本發(fā)明具備以下有益效果：

46、1、本發(fā)明中，數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)模塊確保了原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理、清洗和壓縮，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量，同時(shí)，對(duì)抗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增強(qiáng)模塊通過(guò)生成模擬數(shù)據(jù)，增加了數(shù)據(jù)集的多樣性和規(guī)模，有助于提升機(jī)器學(xué)習(xí)模型的泛化能力和準(zhǔn)確性。

47、2、本發(fā)明中，環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)感知并評(píng)估環(huán)境因素對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的影響，使得系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境變化做出相應(yīng)調(diào)整，增強(qiáng)了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定性。