CN104062589A

CN104062589A - 基于无线传感器网络的蓄电池在线监测方法及其装置

Info

Publication number: CN104062589A
Application number: CN201310090599.8A
Authority: CN
Inventors: 肖宾杰; 殳伟群
Original assignee: Shanghai Urban Construction Design Research Institute Co ltd
Current assignee: Shanghai Urban Construction Design Research Institute Co ltd
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2014-09-24

Abstract

一种基于无线传感器网络的蓄电池在线监测方法，包括如下步骤：（a）为各蓄电池设置传感器节点，所述传感器节点获取各相应蓄电池的工作状况；（b）所述各传感器节点以自组织形式构成无线网络，以通过多跳中继形式将所述工作状况传输至汇聚节点，并最终通过汇聚链路将所述工作状况发送至控制节点；及（c）所述控制节点根据所述工作状况监测所述蓄电池。本发明构建基于无线传感器网络的UPS电源在线全时段监测系统，对大量电池组组成的UPS电源，每个电池的监测信息基于无线传输方式传至监测处理主机，实现对UPS系统的合理监测，便于工作人员有针对的进行维护。

Description

基于无线传感器网络的蓄电池在线监测方法及其装置

技术领域

本发明涉及蓄电池的检测，尤其涉及利用无线传感器网络对蓄电池进行监测的方法及其装置。

背景技术

蓄电池是UPS（Uninterruptible Power Supply）系统的一个重要组要组成部分，其质量及工作状况直接关系到整个UPS系统的可靠性，据统计，国内大约有95％以上的UPS电池没有进行监测，90％以上的UPS电源没有有效的维护，这些都构成UPS的后期使用中的安全隐患，多数情况是在UPS出现故障后才发现。

因此，连续对蓄电池进行运行安全检测非常必要。然而，目前采用的办法是每3个月进行一次监测和放电，在没有专业测量仪表时，较难实现精确测量。此外，当机房使用较多UPS电池时，几乎不可能实现专业的监测。

此外，即使有专业测量仪表，这种人工监测的操作也存在着繁琐、工作量大、劳动强度大、精确度差等缺点。

发明内容

因此，本发明旨在提供高效快速的蓄电池在线监测。

本发明的一个方面为一种基于无线传感器网络的蓄电池在线监测方法，包括如下步骤：（a）为各蓄电池设置传感器节点，所述传感器节点获取各相应蓄电池的工作状况；（b）所述各传感器节点以自组织形式构成无线网络，以通过多跳中继形式将所述工作状况传输至汇聚节点，并最终通过汇聚链路将所述工作状况发送至控制节点；及（c）所述控制节点根据所述工作状况监测所述蓄电池。

一些实施例中，所述传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块、及能量供应模块，并且所述传感器模块包括温度传感器、内阻传感器、电压传感器、及电流传感器。

一些实施例中，所述控制节点比较所述蓄电池的预设的极限参数与所述工作状况，从而对所述蓄电池进行监测。

一些实施例中，若所述工作状况与所述极限参数之间的差大于第一阈值，所述控制节点则将与所述工作状况相对应的蓄电池旁路并报告控制中心。

一些实施例中，若所述工作状况与所述极限参数之间的差大于第二阈值，所述控制节点则向蓄电池厂商发送错误信息。

一些实施例中，所述控制节点根据所述工作状况形成测试曲线、容量分析、电流曲线图，以生成故障预警信息。

本发明的另一方面为一种基于无线传感器网络的蓄电池在线监测装置，包括：传感器节点，其设于各蓄电池并获取各相应蓄电池组的工作状况；中继节点，所述各传感器节点以自组织形式构成无线网络，以通过所述中继节点以多跳中继形式将所述工作状况传输至汇聚节点，并最终通过汇聚链路将所述工作状况发送至控制节点；及控制节点，其根据所述工作状况监测所述蓄电池。

本发明构建基于无线传感器网络的UPS电源在线全时段监测系统，对大量电池组组成的UPS电源，每个电池的监测信息基于无线传输方式传至监测处理主机，实现对UPS系统的合理监测，便于工作人员有针对的进行维护。该在线监测系统可实时监测蓄电池的总电压、总电流、内阻等，并绘制测试曲线、容量分析、电流曲线图等，若出现故障，自动将这个电池旁路，并给出报警信息或维修建议。

以下结合附图，通过示例说明本发明主旨的描述，以清楚本发明的其他方面和优点。

附图说明

结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为现有放样方法的流程图；

图2为根据本发明的放样方法的流程图；及

图3示出了一种示意性的左边数据。

具体实施方式

参见本发明具体实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。

应理解，本发明的描述/图示为单个单元的部分可存在于两个或两个以上的物理上独立但合作实现所描述/图示之功能的实体。此外，描述/图示为两个或两个以上物理上独立的部分可集成入一个单独的物理上实体以进行所描述/图示的功能

现参考图1详细说明根据本发明实施例的基于无线传感器网络的蓄电池在线监测方法。

如图1所示，在步骤S101中，为各蓄电池设置传感器节点，所述传感器节点获取各相应蓄电池的工作状况。一般地，UPS包括大量电池组，而各电池组又由多个蓄电池组成。为了监视UPS的工作状况，需获取各蓄电池的工作状况。由此，本实施例中，为各蓄电池设置一个传感器节点，并且该传感器节点所感测的数据代表相应蓄电池的工作状况。然而，应理解本发明不限于此，而是可为各蓄电池设置多个传感器节点，或者可在预先设定的监测区域内布置多个传感器节点。

本实施例中，所述传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块、及能量供应模块。传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换。处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据。无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据。能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量。

为了监测蓄电池的工作状态，所述传感器模块可包括温度传感器、内阻传感器、电压传感器、及电流传感器，从而感测各蓄电池的温度、内阻、电压、及/或电流，作为蓄电池的工作状况。应理解，所述传感器模块中可设置上述不同传感器中的一个或多个。

本实施例中，无线通信模块采用Zigbee模块。然而，应理解，本发明不限于此，而是可使用任何合适的通信模块。

步骤S103中，所述各传感器节点以自组织形式构成无线网络，以通过多跳中继形式将所述工作状况传输至汇聚节点，并最终通过汇聚链路将所述工作状况发送至控制节点。

部署在蓄电池的大量传感器节点能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后中继路由到汇聚节点，最后到达控制节点。此后，用户通过控制节点对蓄电池进行监测。本实施例中，仍然通过无线通信将所述工作状况从汇聚节点发送至控制节点。然而，应理解，可将控制节点设于物理距离较远的场地，从而利用互联网或卫星将所述工作状况从汇聚节点发送至控制节点。

步骤S105中，所述控制节点根据所述工作状况监测所述蓄电池。

本实施例中，所述控制节点比较所述蓄电池的预设的极限参数与所述工作状况，从而对所述蓄电池进行监测。

具体地，若所述工作状况与所述极限参数之间的差大于第一阈值，所述控制节点则认为与所述工作状况所表征的蓄电池出于非正常工作状态，从而该蓄电池旁路并报告控制中心。所谓控制中心系指与控制节点进行通信并操控控制节点进行多项操作的实体。

此外，若所述工作状况与所述极限参数之间的差大于第二阈值，所述控制节点则认为所述工作状况所表征的蓄电池出于严重故障状态，从而向所述控制中心和蓄电池厂商发送错误信息。

本实施例中，所述第一和第二阈值为预先设定的值，并且第二阈值大于第一阈值。所述第一和第二阈值可谓任何合理的值，例如根据经验选择。

此外，所述控制节点根据所述工作状况形成测试曲线、容量分析、电流曲线图，以生成故障预警信息。除了发生故障之后的报警之外，所述控制节点还可根据感测的数据进行预处理并实时给出故障预警信息，从而利用图表等形式显示监测数据。

现参考图2详细说明根据本发明实施例的基于无线传感器网络的蓄电池在线监测装置。

如图2所示，本实施例在线监测装置包括传感器节点，其设于各蓄电池并获取各相应蓄电池组的工作状况。本实施例中，所述传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块、及能量供应模块。传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换。处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据。无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据。能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量。

本实施例中，为各蓄电池设置一个传感器节点，并且该传感器节点所感测的数据代表相应蓄电池的工作状况。然而，应理解本发明不限于此，而是可为各蓄电池设置多个传感器节点，或者可在预先设定的监测区域内布置多个传感器节点。

本实施例在线监测装置包括中继节点，所述各传感器节点以自组织形式构成无线网络，以通过所述中继节点以多跳中继形式将所述工作状况传输至汇聚节点，并最终通过汇聚链路将所述工作状况发送至控制节点。

部署在蓄电池的大量传感器节点能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后中继路由到汇聚节点，最后到达控制节点。此后，用户通过控制节点对蓄电池进行监测。本实施例中，仍然通过无线通信将所述工作状况从汇聚节点发送至控制节点。然而，应理解，可将控制节点设于物理距离较远的场地，从而利用互联网或无线通信网络将所述工作状况从汇聚节点发送至控制节点。

本实施例在线监测装置还包括控制节点，其根据所述工作状况监测所述蓄电池。本实施例中，所述控制节点比较所述蓄电池的预设的极限参数与所述工作状况，从而对所述蓄电池进行监测。

本实施例中，所述第一和第二阈值为预先设定的值，并且第二阈值大于第一阈值。所述第一和第二阈值可谓任何合理的值，例如产品出厂检验报告、经验值选择。

先参考图3详细描述利用根据本发明的监测装置实现根据本发明的监测方法的实例。

如图3所示，对一个数据中心的UPS电源采用的蓄电池组，对每个蓄电池布置温度传感器、内阻测量模块、电压、电流传感器，并附加无线通信模块（如Zigbee），构成大规模蓄电池组在线监测系统。

针对大量电池组组成的UPS电源，通过相应传感器和无线模块，实时监测蓄电池的总电压、总电流、内阻等，实时掌握电池组的工作状况；

通过监测处理主机处理，绘制测试曲线、容量分析、电流曲线图等，若出现故障，通过自动将这个电池旁路，并立即向控制中心报告故障信息，做出处理，把故障影响控制在最小范围；

以电池正确运行条件为核心依据，对系统的电压、内阻、电流和温度数据及其变化进行综合分析，实时发现发生的超越电池参数极限的事件、电池失效等；

对数据进行预处理并实时给出故障预警信息决；此外利用图表等形式显示监测数据，便于工作人员直观判断不间断电源总体工作状况。

当有疑难故障或大范围参数异常，通过监测处理主机向蓄电池厂商发送错误信息，本系统还可实现生产厂商的远程协同服务，帮助确认疑难故障。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种基于无线传感器网络的蓄电池在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

（a）为各蓄电池设置传感器节点，所述传感器节点获取各相应蓄电池的工作状况；

（b）所述各传感器节点以自组织形式构成无线网络，以通过多跳中继形式将所述工作状况传输至汇聚节点，并最终通过汇聚链路将所述工作状况发送至控制节点；及

（c）所述控制节点根据所述工作状况监测所述蓄电池。

2.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块、及能量供应模块，并且所述传感器模块包括温度传感器、内阻传感器、电压传感器、及电流传感器。

3.如权利要求2所述的监测方法，其特征在于，所述控制节点比较所述蓄电池的预设的极限参数与所述工作状况，从而对所述蓄电池进行监测。

4.如权利要求3所述的监测方法，其特征在于，若所述工作状况与所述极限参数之间的差大于第一阈值，所述控制节点则将与所述工作状况相对应的蓄电池旁路并报告控制中心。

5.如权利要求3所述的监测方法，其特征在于，若所述工作状况与所述极限参数之间的差大于第二阈值，所述控制节点则向蓄电池厂商发送错误信息。

6.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述控制节点根据所述工作状况形成测试曲线、容量分析、电流曲线图，以生成故障预警信息。

7.一种基于无线传感器网络的蓄电池在线监测装置，其特征在于，包括：

--传感器节点，其设于各蓄电池并获取各相应蓄电池组的工作状况；

--中继节点，所述各传感器节点以自组织形式构成无线网络，以通过所述中继节点以多跳中继形式将所述工作状况传输至汇聚节点，并最终通过汇聚链路将所述工作状况发送至控制节点；及

--控制节点，其根据所述工作状况监测所述蓄电池。

8.如权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块、及能量供应模块，并且所述传感器模块包括温度传感器、内阻传感器、电压传感器、及电流传感器。

9.如权利要求8所述的监测装置，其特征在于，所述控制节点比较所述蓄电池的预设的极限参数与所述工作状况，从而对所述蓄电池进行监测。

10.如权利要求9所述的监测装置，其特征在于，若所述工作状况与所述极限参数直接的差大于第一阈值，所述控制节点则将与所述工作状况相对应的蓄电池旁路并报告控制中心；若所述工作状况与所述极限参数直接的差大于第二阈值，所述控制节点则向蓄电池厂商发送错误信息。