مدفوعة بالتكنولوجيا الحديثة ، أصبحت بطاريات الليثيوم أيون جزءًا لا غنى عنه من حياتنا اليومية. من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى الدراجات الكهربائية والسيارات الكهربائية ، تحظى هذه البطاريات بشعبية كبيرة لكثافة الطاقة العالية. ومع ذلك ، عندما يتم ارتفاع درجة حرارة بطاريات الليثيوم أيون ، فإنها يمكن أن تسبب حرارة عن رد فعل عن السيطرة ، مما يؤدي إلى حريق أو انفجار. في عام 2023 ، أبلغت إدارة إطفاء الإطفاء في مدينة نيويورك عن 268 حريقًا سكنيًا بسبب بطاريات الدراجات الكهربائية ، مما أسفر عن مقتل 150 شخصًا. في مواجهة هذه المخاطر الخطيرة بشكل متزايد للحرائق ، يقوم فريق الأبحاث المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) بتطوير تقنية جديدة للكشف عن الحرائق من بطاريات الليثيوم باستخدام الصوت.
وجد باحثو NIST أنه قبل أن تكون بطارية الليثيوم أيون على وشك أن تلتقط النار ، تحدث التفاعلات الكيميائية داخل البطارية ، مما يتسبب في زيادة ضغط الهواء وتبدأ حالة البطارية في التوسع. تحتوي العديد من بطاريات الليثيوم أيون على صمامات أمان تنكسر عندما يكون الضغط الداخلي مرتفعًا للغاية ويطلق الغاز ، مما يجعل صوت "Hiss" مشابهًا لفتح زجاجة مشروبات. لاحظ الباحثون الصوت أثناء مشاهدة فيديو انفجار البطارية وقرروا التحقق من جدواه.
لتدريب خوارزميات التعلم الآلي لتحديد هذا الصوت بالذات ، عمل الباحثون مع مختبر جامعة شيان للعلوم والتكنولوجيا لتسجيل 38 عينة صوتية قبل أن تنفجر البطارية وتعديلها في السرعة والنغمة لتوليد أكثر من 1000 عينة صوتية فريدة من نوعها . بعد التدريب ، يبلغ معدل التعرف على الخوارزمية 94 ٪. اكتشف الباحثون بنجاح صوت ارتفاع درجة حرارة البطارية من خلال الميكروفون المثبت على الكاميرا. للتحقق من فعالية الخوارزمية ، استخدم الباحثون أيضًا ضوضاء مختلفة لإجراء تجارب التداخل ، وأظهرت النتائج أن عددًا صغيرًا جدًا من الضوضاء يخلط بين الكاشف.
في الوقت الحاضر ، قدم فريق الأبحاث نتائج البحث في ندوة علوم وتكنولوجيا الحرائق في آسيا والمحيط الهادئ وتقدم بطلب للحصول على براءة اختراع. في المستقبل ، يخططون لاختبار المزيد من أنواع البطاريات والميكروفونات لتأكيد وقت التحذير من صمام الأمان لتمزق ، عادة قبل حوالي دقيقتين من فشل البطارية. في نهاية المطاف ، من المتوقع أن تتطور هذه التكنولوجيا إلى إنذار حريق جديد ، وتثبيت في المنازل والمكاتب وحتى المستودعات ذات البطاريات الكبيرة ومواقف السيارات الكهربائية ، مما يوفر للناس تحذيرات مبكرة من الحرائق.
النقاط الرئيسية:
طور فريق NIST Research تقنية تحذير من حريق بطارية الليثيوم القائمة على الصوت لتحديد صوت تمزق صمام الأمان من خلال خوارزميات AI.
لدى الخوارزمية المدربة معدل اعتراف يصل إلى 94 ٪ ، ولا يزال بإمكانه الحفاظ على الكشف الفعال في ظل تدخلات ضوضاء متعددة.
في المستقبل ، من المتوقع أن توفر إنذارات الحريق الجديدة حوالي دقيقتين من الإنذار المبكر لمساعدة الناس على الهرب في الوقت المناسب.