CN103308863A

CN103308863A - 基于光纤环网的蓄电池监测系统

Info

Publication number: CN103308863A
Application number: CN2013102174855A
Authority: CN
Inventors: 曾奕; 王彬
Original assignee: SHANGHAI DACHENG ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI DACHENG ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2013-09-18

Abstract

本发明提供一种基于光纤环网的蓄电池监测系统，包括：蓄电池监测单元，与蓄电池模块中的一个或多个蓄电池连接，用于为蓄电池模块中的各个蓄电池供电并从各个蓄电池上采集监测数据；监测管理中心，通过光纤环网与一个或多个蓄电池监测单元建立通信连接，用于接收来自通信连接的蓄电池监测单元上传的监测数据并对监测数据进行分析和/或处理后予以记录；任一个蓄电池监测单元均包括一个光信号接收端和一个光信号输出端，多个蓄电池监测单元相互串联，且多个蓄电池监测单元中的首尾两个蓄电池监测单元分别与通信管理单元连接，构成环路结构。本发明可以通过实时采集到蓄电池的电池信息而对蓄电池实现实时监控，了解各个蓄电池的状态。

Description

基于光纤环网的蓄电池监测系统

技术领域

本发明涉及一种蓄电池监测技术，特别是涉及一种基于光纤环网的蓄电池监测系统。

背景技术

铅酸蓄电池是目前备用电源系统中广泛使用的后备电源，其可靠性关系到电力、核电、铁路、计算机系统、通信系统、石油化工、冶金、金融等众多关键领域的安全与稳定。

蓄电池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，因此电池检测与监控一直是国内外研究的热点问题。检测蓄电池的使用寿命是否终结的主要依据是蓄电池的剩余容量是否满足工作要求。容量的大小不仅与蓄电池的运行参数（例如工作环境温度、终端电压等）相关，也与蓄电池的构造参数（例如电解液密度、电池内阻等）相关。

现有蓄电池在线监测系统一般包括监测单元和监测管理中心。监测单元与各个蓄电池连接，用于采集各个蓄电池相关信息（例如电压、内阻、温度等），监测管理中心则与各个监测单元相连接，用于汇总各个监测单元上传的各个蓄电池的相关信息，从而实现实时监测各个蓄电池的运行状态。

但上述蓄电池在线监测系统一般采用RS485或者RS232通信接口。但是这种通信模式存在如下不足：1、容易受到干扰。蓄电池室是一个狭窄的空间，蓄电池室和监控室往往不在同一个空间，蓄电池监控设备到监控室一般采用电缆沟敷设电缆；而电缆沟由于距离长且空间有限，往往导致通信线和供电线之间干扰严重，甚至导致监控设备通信失败。2、容易导致短路的风险。蓄电池监测单元一般采用蓄电池就近供电的方式，通过铜质的线缆容易导致监测模块之间的短路等事故的发生。3、容易导致电火花等事故。RS485接线往往采用端子排的连接方式，裸露的铜质线缆在湿润的气候中容易氧化，易导致电火花等事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤环网的蓄电池监测系统，用于解决现有技术中通信连接及数据传输欠佳等问题。

为了解决现有技术中存在的上述问题及其他问题，本发明提供一种基于光纤环网的蓄电池监测系统，包括：蓄电池监测单元，与蓄电池模块中的一个或多个蓄电池连接，用于为所述蓄电池模块中的各个所述蓄电池供电并从各个所述蓄电池上采集监测数据；所述监测数据中包括与蓄电池相关的如下参数：电压、内阻和温度；多个所述蓄电池模块串接构成一个电池串；监测管理中心，通过光纤环网与一个或多个所述蓄电池监测单元建立通信连接，用于接收来自通信连接的所述蓄电池监测单元上传的监测数据并对所述监测数据进行分析和/或处理后予以记录；任一个所述蓄电池监测单元均包括一个光信号接收端和一个光信号输出端，多个所述蓄电池监测单元相互串联，且多个所述蓄电池监测单元中的首尾两个蓄电池监测单元分别与所述通信管理单元连接，构成环路结构。

可选地，在所述蓄电池监测单元和所述监测管理中心之间还包括供敷设通信光纤的电缆沟。

可选地，所述通信环网中的通信光纤为塑料光纤POF。

可选地，与蓄电池监测单元连接的所述蓄电池模块中的蓄电池的数量为1～4个。

可选地，所述蓄电池监测单元为无预置网络地址的设备；所述蓄电池监测单元的网络地址采取利用所述监测管理中心向下依序分配地址的方式。

可选地，所述蓄电池监测系统还包括：与所述监测管理中心连接的电压报警单元，用于在记录得到所述监测数据中蓄电池的电压值超出预设的电压阈值时发出电压报警信号；与所述监测管理中心连接的内阻报警单元，用于在记录得到所述监测数据中蓄电池的内阻值超出预设的内阻阈值时发出内阻报警信号；与所述监测管理中心连接的温度报警单元，用于在记录得到所述监测数据中蓄电池的温度值超出预设的温度阈值时发出温度报警信号。

可选地，所述蓄电池监测系统还包括：与所述监测管理中心连接的通信报警单元，用于在判断得到所述监测管理中心与所述蓄电池监测单元之间的通信连接和/或所述蓄电池监测单元与所述蓄电池模块中的所述蓄电池之间的通信连接出现通信错误或运行异常时发出对应的通信报警信号。

可选地，在所述光纤环网中，相邻两个所述蓄电池监测单元之间采用光纤连接，多个所述蓄电池监测单元中的首尾两个所述蓄电池监测单元与所述监测管理中心之间采用光纤连接。

本发明提供的基于光纤环网的蓄电池监测系统，利用通过光纤环网，可将监测管理中心与一个或多个蓄电池监测单元建立通信连接，从而接收来自各个蓄电池监测单元上传的监测数据并对所述监测数据进行分析和/或处理后予以记录，实现对各个蓄电池的状态的实时监测，后续可以对出现异常的问题电池采取例如更换等操作，确保各个蓄电池处于正常状态并在需要时正常供电，相对于现有技术，提高了监测管理中心与蓄电池监测单元之间的通信连接及数据传输，提高监测精度及工作效率。

附图说明

图1为本发明基于光纤环网的蓄电池监测系统的功能框图。

具体实施方式

鉴于现有技术中蓄电池监测系统存在通信连接及数据传输欠佳等问题，本发明的发明人对现有技术进行了改进，提出了一种基于光纤环网的蓄电池监测系统，可以通过实时采集到蓄电池的电池信息（例如包括电压值、内阻值、以及温度等）而对蓄电池实现实时监控，了解各个蓄电池的状态。

以下将通过具体实施例来对本发明所提出的基于光纤环网的蓄电池监测系统进行详细说明。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

图1是本发明基于光纤环网的蓄电池监测系统的功能框图。如图1所示，所述在监测系统包括：蓄电池监测单元11以及与通过光纤环网而与所述建立通信连接的监测管理中心12。

蓄电池监测单元11是与蓄电池模块中待测的一个或多个蓄电池10连接，用于为蓄电池模块中的各个蓄电池10供电并从各个蓄电池10上采集监测数据。所述监测数据中包括与蓄电池相关的如下参数：电压、内阻和温度。当然，所述监测数据并不以此为限，本领域的技术人员根据蓄电池特性仍可作其他扩展，例如在其他实施例中，所述监测数据也可以包括电池类型、容量、相对湿度、电流值、开口电压、交流内阻、充放电系数等。

在本实施例中，蓄电池10为备用电源系统中广泛使用作为后备电源的铅酸蓄电池。任一个蓄电池监测单元11可连接的蓄电池10的数目为一个或多个（例如最多为4个），且连接于同一蓄电池监测单元11的多个蓄电池10之间可以采用正负极相连的串联连接方式（即，例如：当前蓄电池的正极与前一个蓄电池的负极相连，当前蓄电池的负极与后一个蓄电池的正极相连，以此类推）。具体地，例如：在实际应用中，待测的蓄电池10以4个为一个单位进行划分（划分的一个单位即作为一个蓄电池模块），并将划分得到的蓄电池模块中的蓄电池10与蓄电池监测单元11进行连接。假设，现有103个待测的蓄电池10：首先将这103个待测的蓄电池10以正负极相连的串联连接方式串接成一个电池串；接着，根据以4个蓄电池10为一个单位进行划分，将所述电池串中的103个蓄电池10划分为26个单元，其中的最后一个蓄电池模块中的蓄电池10的数量为3；接着，将这26个蓄电池模块中的蓄电池10与对应的26个蓄电池监测单元11相互连接，其中，除最后一个（即第26个）蓄电池监测单元11之外的任一个蓄电池监测单元11是与4个蓄电池10连接，而最后一个（即第26个）蓄电池监测单元11是与最后一个（即第26个）单元中的3个蓄电池10连接。针对任一个蓄电池监测单元11与一个蓄电池模块中的一个或多个蓄电池10之间的连接，在本实施例中，多个蓄电池10可以采用其中的每一个都单独与蓄电池监测单元11连接的连接法方式。另外，在实际应用中，蓄电池监测单元11与各个待测蓄电池10之间的通信连接可采用光纤通信连接。

监测管理中心12通过光纤环网与一个或多个蓄电池监测单元11建立通信连接，用于接收来自通信连接的蓄电池监测单元11上传的监测数据并对所述监测数据进行分析和/或处理后予以记录。

需特别说明的是，当涉及有多个蓄电池监测单元11时，在所述光纤环网中，这些个蓄电池监测单元11之间相互串联，且，相邻两个蓄电池监测单元11之间采用光纤连接，多个蓄电池监测单元中的首尾两个蓄电池监测单元11（即相互串联的第一个蓄电池监测单元11和最后一个蓄电池监测单元11）分别与监测管理中心12之间采用光纤连接。在本实施例中，所述通信环网中的通信光纤为塑料光纤POF（Plastic Optical Fiber）。

对于上述各个蓄电池监测单元11之间相互串联：具体地，任一个蓄电池监测单元11均包括一个光信号接收端和一个光信号输出端，多个蓄电池监测单元相互串联，在串接时，第一个蓄电池监测单元11的光信号接收端与监测管理中心12连接，第一个蓄电池监测单元11的光信号输出端与第二个蓄电池监测单元11的光信号接收端连接，第二个蓄电池监测单元11的光信号输出端与第三个蓄电池监测单元11的光信号接收端连接，……，倒数第二个蓄电池监测单元11的光信号输出端与最后一个蓄电池监测单元11的光信号接收端连接，最后一个蓄电池监测单元11的光信号输出端与监测管理中心12连接，从而使得这些个蓄电池监测单元11与监测管理中心12构成的环路结构。

特别地，每一个蓄电池监测单元11都具有接收数据和发送数据的功能，即每一个蓄电池监测单元11都可以将自身的监测数据依序传送至相连的后续一个或多个蓄电池监测单元11，也可以接收相连的前续一个或多个蓄电池监测单元11发送的监测数据。由此可见，蓄电池的监测数据会根据环路结构而顺着途径的每一个蓄电池监测单元11一个一个顺序传送下去，直至传送至最后一个蓄电池监测单元11，由这最后一个蓄电池监测单元11将自身的监测数据以及前续各个蓄电池监测单元11采集得到的监测数据一并上传至监测管理中心12。

再有，在本实施例中，蓄电池监测单元11为无预置网络地址的设备，蓄电池监测单元11的网络地址采取利用监测管理中心12向下依序分配地址的方式，免除了相对于现有技术中常用的地址拨码设备，相对提高了蓄电池监测单元11的通用性。在实际应用中，由监测管理中心12通过光纤环网下发网络地址分配指令至各个蓄电池监测单元11，各个蓄电池监测单元根据所述网络地址分配指令依序获取对应的网络地址。例如：当网络地址分配指令下发至第一个蓄电池监测单元11，第一个蓄电池监测单元11首先获取网络地址1；当网络地址分配指令下发至第二蓄电池监测单元11时，第二个蓄电池监测单元11获取与网络地址1不同的网络地址2，在一个可行的方案中，网络地址2是在网络地址1的基础上累加一个基数而得到的；……；最后一个蓄电池监测单元11获取网络地址n，所述网络地址n是在前一个蓄电池监测单元11的网络地址n-1的基础上累加一个基数而得到的。这样，所有的蓄电池监测单元11均可自动获取网络地址，且各个网络地址均不重复。

额外地，在本发明的基于光纤环网的蓄电池监测系统中，在蓄电池监测单元11和监测管理中心12之间还包括供敷设通信光纤的电缆沟13。由于电缆沟的结构和功能为本领域技术人员所熟知的惯常技术，故在此不再赘述。

在本实施例中，由各个蓄电池监测单元11所上传的各类监测数据可以图表形式或类似可视化形式在监测管理中心12上予以显示。例如，在监测管理中心12上显示有：每一个蓄电池10当天经多次测量所得的监测数据（电压值、内阻值和/或温度值），每一个蓄电池10在多天（例如至少120天）内的平均监测数据（电压值、内阻值和/或温度值）的历史记录，等。

具体地，本发明基于光纤环网的蓄电池监测系统可实现如下功能：

1、每天进行多次电压测量。当天获得的所有数据记录以图表方式显示。在历史记录中会保存数据的平均值，用以反映和描述蓄电池状态的变化曲线。

2、每天进行多次内阻值测量。当天获得的所有数据记录以图表方式显示。在历史记录中会保存数据的平均值，用以反映和描述蓄电池状态变化曲线

3、测量蓄电池温度，记录数据并描绘曲线。

4、根据蓄电池内阻值大小，蓄电池与标准值比偏差率大小以及蓄电池每天的变化率大小进行排序，便于直接发现落后或故障的蓄电池并予以更换。

如上所述，由于本发明创造性地将采集的倒蓄电池的电池信息以图表形式显示，具有有简洁、直观明了的优点。例如，只需要根据被测电池创建相应的配置文件即可，所有的电池信息都可以通过直观的界面显示出来，用“标签”的形式分别显示蓄电池模块和电池串结构。每一个蓄电池都被清晰的呈现在用户面前，简洁的pop-up窗口可随着鼠标移动，显示出相关的蓄电池和蓄电池模块的基本信息和监测结果，在界面上右击鼠标，可以列出所有重要功能选项，通过单击工具栏上按钮，显示出标准下拉菜单，所有的功能都被罗列其中。

另外，本发明还为电压，内阻，和温度设置报警。具体地，所述监测系统还包括：与监测管理中心12连接的电压报警单元（未在图式中显示），用于在记录得到所述监测数据中蓄电池的电压值超出预设的电压阈值时发出电压报警信号；与监测管理中心12连接的内阻报警单元（未在图式中显示），用于在记录得到监测数据中蓄电池的内阻值超出预设的内阻阈值时发出内阻报警信号；与监测管理中心12连接的温度报警单元（未在图式中显示），用于在记录得到所述监测数据中蓄电池的温度值超出预设的温度阈值时发出温度报警信号。在这里，上述各个报警单元可以是独立的多个部件，也可以是可实现上述多个报警功能的一个集成部件。

再有，在其他实际应用中，所述蓄电池监测系统还可包括：与监测管理中心12连接的通信报警单元（未在图式中显示），用于在判断得到监测管理中心12与蓄电池监测单元11之间的通信连接和/或蓄电池监测单元11与蓄电池模块中的蓄电池10之间的通信连接出现通信错误或运行异常时发出对应的通信报警信号。

综上所述，本发明提供的基于光纤环网的蓄电池监测系统，利用通过光纤环网，可将监测管理中心与一个或多个蓄电池监测单元建立通信连接，从而接收来自各个蓄电池监测单元上传的监测数据并对所述监测数据进行分析和/或处理后予以记录，实现对各个蓄电池的状态的实时监测，后续可以对出现异常的问题电池采取例如更换等操作，确保各个蓄电池处于正常状态并在需要时正常供电，相对于现有技术，解决了现有技术采用例如铜质电缆等连接方式出现的远距离布线的电磁干扰、易氧化、各个蓄电池监测单元之间短路等问题，切实提高了监测管理中心与蓄电池监测单元之间的通信连接及数据传输，提高监测精度及工作效率。

另外，在本发明的基于光纤环网的蓄电池监测系统，提供的蓄电池监测单元为无预置网络地址的设备，在实际应用中，蓄电池监测单元的网络地址采取利用监测管理中心向下依序分配地址的方式，免除了相对于现有技术中常用的地址拨码设备，相对提高了蓄电池监测单元的通用性。

应当指出，本实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种基于光纤环网的蓄电池监测系统，其特征在于，包括：

蓄电池监测单元，与蓄电池模块中的一个或多个蓄电池连接，用于为所述蓄电池模块中的各个所述蓄电池供电并从各个所述蓄电池上采集监测数据；所述监测数据中包括与蓄电池相关的如下参数：电压、内阻和温度；多个所述蓄电池模块串接构成一个电池串；

监测管理中心，通过光纤环网与一个或多个所述蓄电池监测单元建立通信连接，用于接收来自通信连接的所述蓄电池监测单元上传的监测数据并对所述监测数据进行分析和/或处理后予以记录；任一个所述蓄电池监测单元均包括一个光信号接收端和一个光信号输出端，多个所述蓄电池监测单元相互串联，且多个所述蓄电池监测单元中的首尾两个蓄电池监测单元分别与所述通信管理单元连接，构成环路结构。

2.根据权利要求1所述的基于光纤环网的蓄电池监测系统，其特征在于，在所述蓄电池监测单元和所述监测管理中心之间还包括供敷设通信光纤的电缆沟。

3.根据权利要求1或2所述的基于光纤环网的蓄电池监测系统，其特征在于，所述通信环网中的通信光纤为塑料光纤POF。

4.根据权利要求1所述的基于光纤环网的蓄电池监测系统，其特征在于，与蓄电池监测单元连接的所述蓄电池模块中的蓄电池的数量为1～4个。

5.根据权利要求1所述的基于光纤环网的蓄电池监测系统，其特征在于：

所述蓄电池监测单元为无预置网络地址的设备；

所述蓄电池监测单元的网络地址采取利用所述监测管理中心向下依序分配地址的方式。

6.根据权利要求1所述的基于光纤环网的蓄电池监测系统，其特征在于，在所述光纤环网中，相邻两个所述蓄电池监测单元之间采用光纤连接，多个所述蓄电池监测单元中的首尾两个所述蓄电池监测单元与所述监测管理中心之间采用光纤连接。

7.根据权利要求1所述的基于光纤环网的蓄电池监测系统，其特征在于，还包括：

与所述监测管理中心连接的电压报警单元，用于在记录得到所述监测数据中蓄电池的电压值超出预设的电压阈值时发出电压报警信号；

与所述监测管理中心连接的内阻报警单元，用于在记录得到所述监测数据中蓄电池的内阻值超出预设的内阻阈值时发出内阻报警信号；

与所述监测管理中心连接的温度报警单元，用于在记录得到所述监测数据中蓄电池的温度值超出预设的温度阈值时发出温度报警信号。

8.根据权利要求7所述的基于光纤环网的蓄电池监测系统，其特征在于，还包括：

与所述监测管理中心连接的通信报警单元，用于在判断得到所述监测管理中心与所述蓄电池监测单元之间的通信连接和/或所述蓄电池监测单元与所述蓄电池模块中的所述蓄电池之间的通信连接出现通信错误或运行异常时发出对应的通信报警信号。