CN107658921A - 通讯基站固定能源管理系统及其管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通讯基站固定能源管理系统及其管理方法，用于对固定能源单元进行管理，其包括监测单元、诊断单元及均衡单元。其中，监测单元对测试电池组及每个单体电池进行实时监测，并输出测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压和实时阻抗检测数据；及诊断单元将测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压及实时阻抗检测数据，结合历史监测数据建立运算模型，以对单体电池健康状况及测试电池组的放电时长进行预测，以提供失效预警。均衡单元可以防止电池过充过放，有效抑制电池衰减，保证新旧混用。整个系统可实时发现出现故障的电池，对运行状态不良的电池进行精准更换，对测试电池组全生命周期的有效管理，提高通讯基站运行的稳定性。

Description

通讯基站固定能源管理系统及其管理方法

【技术领域】

本发明涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种通讯基站固定能源管理系统及其管理方法。

【背景技术】

随着移动通信的普及对通信稳定性要求的提高，对通讯基站供电系统的稳定性也提出了更高的要求。现有的通讯基站电能源系统中由于无法了解电池组中单体电池的剩余电量或仅能了解目前电池组的实时运行状态，而无法对其备电时长进行预估，使大量电池的备电时长低于3小时的安全时长。往往需要在通讯基站断电掉服后，才能给出相应的处理措施，极大地影响了通讯基站提供通信信号的稳定性。

此外，由于现有出现故障的电池更换绝大部分采用整组更换的方式，一次性成本投入较大，且淘汰的旧电池二次回收利用率低，使得现有通讯基站的维护成本较高。

现有的通讯基站电能源系统中的电池组由于缺乏抑制电池过充、过放和改善电池欠充、欠放的手段，也使电池组的运行寿命较短，给通讯基站提供信号的稳定性带来了极大的不良影响。

因此，亟待提供一种新的方案以提高通讯基站电池运行的稳定性。

【发明内容】

为克服通讯基站无法稳定运行的问题，本发明提供一种通讯基站固定能源管理系统及其管理方法。

本发明为解决上述技术问题的一个技术方案是提供：一种通讯基站固定能源管理系统，用于对固定能源单元进行管理，所述固定能源单元包括测试电池组，测试电池组包括多个串联单体电池；所述通讯基站固定能源管理系统包括：监测单元，对测试电池组及其中的每个单体电池进行实时监测，并输出测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压和实时阻抗检测数据；及诊断单元，用于将所述测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压及实时阻抗检测数据，结合历史监测数据建立运算模型，以对单体电池健康状况及测试电池组的放电时长进行预测，当所述单体电池健康状况不良和/或放电时长低于预设时长阈值时，则提供测试电池组失效预警。

优选地，所述诊断单元还可进一步基于所述单体电池的内阻和阻抗谱对单体电池的寿命衰减趋势进行分析。

优选地，所述诊断单元进一步包括将单体电池的实时阻抗检测数据进行分析以获得单体电池的内阻及阻抗谱，并将所述测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压及实时阻抗检测数据，结合历史监测数据建立运算模型。

优选地，所述放电时长预测模块用于基于所述历史监测数据分析获得测试电池组中每个单体电池的荷电状态，基于荷电状态对测试电池组中的单体电池进行排序，以预测该测试电池组的放电时长。

优选地，所述通讯基站固定能源管理系统进一步包括：均衡单元，用于对新组成的测试电池组进行电池均衡，以消除单体电池的过充或过放问题。

本发明为解决上述技术问题的又一个技术方案是提供：一种通讯基站固定能源管理方法，用于对固定能源单元进行管理，所述固定能源单元包括测试电池组，测试电池组由多个单体电池串联组成，所述通讯基站固定能源管理方法包括以下步骤：对测试电池组及其中的每个单体电池进行实时监测，并输出测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压和实时阻抗检测数据；将所述测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压及实时阻抗检测数据，结合历史监测数据建立运算模型，以对单体电池健康状况及测试电池组的放电时长进行预测，当所述单体电池健康状况不良和/或放电时长低于预设时长阈值时，则提供测试电池组失效预警。

优选地，所述通讯基站固定能源管理方法还可进一步包括如下步骤：基于所述单体电池的内阻和阻抗谱对单体电池的寿命衰减趋势进行分析。

优选地，所述失效预警作为测试电池组中运行状态不良的一个或多个单体电池更换的参考依据，以获得新组成的测试电池组。

优选地，所述测试电池组的放电时长预测具体包括以下步骤：基于所述历史监测数据分析获得测试电池组中每个单体电池的荷电状态，基于荷电状态对测试电池组中的单体电池进行排序，对荷电状态最优及最差的单体电池进行分析，预测该测试电池组的放电时长。

优选地，在基于提供测试电池组失效预警，更换出现故障的一个或多个单体电池后，进一步包括：对新组成的测试电池组进行电池均衡，以消除单体电池的过充或过放问题。

相对于现有技术，本发明所提供的通讯基站固定能源管理系统及其管理方法，具有以下的优点：

本发明所提供的通讯基站固定能源管理系统及其管理方法，通过对测试电池组中的每个单体电池进行监测并输出其实时电压，可以掌握测试电池组整体运行情况。进一步地，结合历史监测数据对单体电池的健康状况及测试电池组的放电时长进行预测，可实现远程监测电池组总电压和单体电池的电压。能够准确的预测电池健康状况，并及时提供单体电池的失效预警报告，基于该失效预警报告，可实时发现出现故障、过充、过放、欠充或欠放的单体电池，对运行状态不良的单体电池可进行更换。在本发明中，通过实时报告单体电池的放电时长，还可有效提升应急响应的水平。

更进一步地，在本发明中，通过连续记录和分析测试电池组中单体电池的运行状态数据，从而可实现对测试电池组全生命周期的有效管理，可对测试电池组中运行状态不良的一个或多个单体电池进行精准更换，可延长测试电池组的使用寿命，避免由于单个单体电池运行状态不良而需要整个电池组更换的情况，提高测试电池组中单体电池的利用率。

更进一步地，所述通讯基站固定能源管理系统及其方法可在所述固定能源模块运行正常时，即可对运行状态不良的电池进行单体更换，避免通讯基站出现断电掉服的问题，从而提高通讯基站运行的稳定性。

更进一步地，在发明中还包括对更换单体电池后新组成的测试电池组进行均衡。采用创新技术的均衡整治的费用远远低于传统的整治费用。且在完成整治后的测试电池组中能够消除单体电池过充和过放，从而可抑制电池寿命衰减的速度。更优地，通过对测试电池组创新性的均衡整治，能够保证单体电池完全充满和充分放完，进一步增加测试电池组的放电时长。更进一步地，基于均衡系统的整治，可消除单体电池之间不一致而对电池的损耗，从而支持同一电池组内新旧电池和不同生产商电池的混用。

【附图说明】

图1A是本发明第一实施例中通讯基站固定能源管理系统的模块示意图。

图1B是图1A中所示诊断单元的具体模块示意图。

图2是图1A中所示固定能源监控模块的模块示意图。

图3是本发明第二实施例中通讯基站后备能源系统的模块示意图。

图4是图3中所示移动能源单元的模块示意图。

图5是本发明第二实施例中分析调度平台的具体模块示意图。

图6是图5中所示移动能源调度模块的模块示意图。

图7是本发明第一实施例中移动能源判断单元与移动能源维护单元的模块示意图。

图8是图5中所示判断分析模块的模块示意图。

图9A是本发明第三实施例中通讯基站固定能源管理方法的流程示意图。

图9B是图9A中所述步骤N12的具体步骤流程示意图。

图10是本发明第三实施例中通讯基站固定能源管理方法的一变形实施例的流程示意图。

图11是本发明第四实施例中通讯基站后备能源管理方法中一个实施方式的流程示意图。

图12是所述通讯基站后备能源管理方法中筛选并移动所述移动能源模块的流程示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1A及图1B，本发明第一实施例提供一种通讯基站固定能源管理系统700，所述通讯基站固定能源管理系统700用于对通讯基站的固定能源单元10进行管理。

所述固定能源单元10包括测试电池组11及固定能源监控模块12，其中，所述固定能源监控模块12用于对所述测试电池组11的性能状态进行监控。在本发明中，所述测试电池组11由多个串联的单体电池113组成。在本发明中，所述固定能源监控模块12可与所述测试电池组11中每个单体电池113一一匹配连接，所述固定能源监控模块12可不间断地向所述分析调度平台90发送每个单体电池113的性能状态数据。

在本发明中，所述单体电池113可包括但不受限于：铅酸电池、磷酸铁锂电池、锂离子电池等。

在本发明中，所述通讯基站固定能源管理系统700包括：

监测单元701，对测试电池组11及其中的每个单体电池113进行实时监测，并输出测试电池组实时电流、单体电池113的实时电压和实时阻抗检测数据；及

诊断单元702，用于将单体电池113的实时阻抗检测数据进行分析以获得单体电池113的内阻及阻抗谱，基于所述单体电池113的内阻和阻抗谱，结合所述单体电池113的历史监测数据和电池数据库建立运算模型，以对单体电池健康状况及测试电池组11的放电时长进行预测，当所述单体电池健康状况不良和/或放电时长低于预设时长阈值时，则提供测试电池组失效预警。

在本发明中，所述历史监测数据包括单体电池历史数据、检测电池组历史数据及环境数据。所述单体电池历史数据进一步包括该单体电池的历史充放电数据、历史电压、历史电流及历史阻抗检测数据等。

在本发明中，所述电池数据库至少包括测试电池组实时电流及单体电池的实时电压。优选地，所述电池数据库还进一步包括电池厂家、型号数据等。基于所述电池数据库可知单体电池及对应的测试电池组的实际状态。

上述测试电池组失效预警可在所述测试电池组11运行正常时，也可在所述测试电池组11运行出现故障时发出。

在发明一些优选的实施例中，所述诊断单元702还可进一步基于所述单体电池113的内阻和阻抗谱对单体电池113的寿命衰减趋势进行分析。

具体地，所述寿命衰减趋势分析还可进一步基于阻抗谱数据库进行分析。所述阻抗谱数据库是基于某一种类型或厂家型号阻抗谱与寿命衰减的关系进行统计分析而形成的。可提高单体电池113寿命衰减趋势的预测精准度。

如图1B中所示，所述诊断单元702进一步包括健康状况预测模块721、放电时长预测模块722及判断模块723，所述健康状况预测模块721及放电时长预测模块722基于不同的所述历史监测数据及电池数据库，对其分析过程中内阻与阻抗谱的权重也不相同。

更进一步地，在本发明中，基于所述历史监测数据，可对获得更为准确的单体电池健康状况及测试电池组的放电时长进行预测，也可更好的对电池寿命筛选趋势进行分析。

所述健康状况预测模块721，用于基于所述单体电池113的内阻和阻抗谱以及历史监测数据建立运算模型，以对单体电池113健康状况进行预测。具体为基于单体电池113的阻抗谱及内阻对单体电池113的SOH(Section Of Health，电池满充容量相对额定容量的百分比)。其中，单体电池113的健康状况不良是指单体电池的SOH值低于80％。由于单体电池113的健康状况的预测受到环境、充放电特性等诸多因素的影响，因此，在本发明中，为了更准确地对单体电池113的健康状况进行预测，具体可基于将所述测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压及实时阻抗检测数据，结合历史监测数据建立运算模型。如建立ARIMA模型，并利用遗传算法将单体电池的SOH值的ARIMA模型拟合为SOH函数，基于阻抗谱及内阻，获得对应的SOH值。

具体地，所述放电时长预测模块722用于基于所述测试电池组实时电流、单体电池的实时电压和实时阻抗检测数据进行运算及分析，获得测试电池组中每个单体电池的荷电状态(SOC,State of Charge)，基于荷电状态对测试电池组中的单体电池进行排序，对荷电状态最优及最差的单体电池进行分析，预测该测试电池组的放电时长。

为了精准预测荷电状态，可利用卡尔曼滤波进行预测。其中，卡尔曼滤波可为扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、自适应卡尔曼滤波等，可以对非线性系统及变协方差噪声系统进行状态估计。

在本发明中，通过精确估计荷电状态能够使电池在使用及充电过程中避免过放和过充的问题，并使得设备能够充分利用电池的剩余电量，从而提高电池的使用寿命。

更进一步地，所述判断模块723可用于判断所述单体电池113的放电时长与预设时长阈值的大小关系，其中，当放电时长小于预设时长阈值时，则提高测试电池组11的失效预警。和/或

所述判断模块723可用于判断所述单体电池113的健康状况当所述单体电池113的健康状况被判断为不良时，则提供测试电池组失效预警。具体所述单体电池113的健康状况的判断标准与上述描述一致，在此不再赘述。在本发明中，需要基于预测的放电时长与预设时长阈值之间的大小关系，从而确定是否需要提供测试电池组的失效预警。具体地，当放电时长大于或等于该预设时长阈值，则认为所述测试电池组为运行正常状态，而当放电时长小于该预设时长阈值，则认为所述测试电池组为运行不良的状态。

在本发明中，所述预设时长阈值具体时长需依据区域范围内所述固定能源单元10与所述移动能源单元20的数量比及救援便捷程度等因素决定，在此不受限制，如可依据实际的需求将时长设定为8小时、5小时、3小时或1小时等。

在本发明一些较优的实施例中，所述放电时长预测模块722具体包括：

排序模块7221，基于每个单体电池113的荷电状态对测试电池组11中的单体电池113进行排序，获得荷电状态最优及最差的单体电池113，并输出相应的荷电状态以用于结合所述测试电池组11的历史充放电数据、历史负载数据及站点位置环境数据进行分析，获得该测试电池组11的预测放电运行时长。

本发明中，所述备选电池可来源于单体电池仓库、维护车辆等，在此不对该单体电池的来源进行限定。当需要选用备选电池进行更换时，可基于需要更换的单体电池的特点灵活选用合适的备选电池，从而进一步提高所述固定能源管理的效率。所述进行更换的单体电池的型号可与所述测试电池组11中运行状态不良的单体电池113的型号为相同，其更换的备选电池的新旧程度不受限定。

在本发明此处及以下，所述备选电池可包括但不受限于：铅酸电池、磷酸铁锂电池、锂离子电池等。

请继续参阅图1A，为了使所述测试电池组11中出现运行状态不良的一个或多个单体电池113在进行更换后不会因为新旧电池混用而导致所述测试电池组11的寿命缩短，所述通讯基站固定能源管理系统700进一步包括：

均衡单元704，用于对新组成的测试电池组进行电池均衡，以消除单体电池的过充或过放问题。

具体地，所述均衡单元704对新组成的测试电池组11中欠充或过充的单体电池进行充电或放电，从而使测试电池组11中新旧单体电池之间的电压均衡，以达到电池均衡目的。所述均衡单元704的设置可支持测试电池组11中新旧混用或不同厂家电池的混合使用，从而可消除单体电池113的过充或过放的问题，以延长固定能源单元的使用寿命。

更进一步地，在本发明一些较优的实施例中，对所述固定能源单元10中所有单体电池113的运行状态进行实时监测之外，还可对固定能源单元的历史充放电情况、历史负载情况数据、电池型号及厂家、站点位置环境进行结合分析，从而可对所述通信基站固定能源的运行状态进行预测。

请继续参阅图2，所述固定能源监控模块12进一步包括：

电池参数采集单元121，用于采集测试电池组及每个单体电池的电压、电流、阻抗检测数据以形成电池基本数据；

电池充放电监控单元122，用于采集并存储固定能源单元10的充放电数据，以获得固定能源单元的历史充放电情况。

电池负载监控单元123，用于采集并存储固定能源单元的负载数据，以获得固定能源单元的历史负载情况。

环境监控单元124，用于采集并监控通讯基站所处环境的温度、湿度数据。

单体电池标识单元128，用于向所述参数传输单元129提供单体电池和/或电池组的型号、厂家信息。即所述测试电池组11中每个单体电池113均可有单独的编号或ID信息；

参数传输单元129，用于向所述分析调度平台90传输由所述电池参数采集单元121、电池充放电监控单元122、电池负载监控单元123、环境监控单元124及单体电池标识单元128数据上传至所述参数传输单元129的所述单体电池113或测试电池组11的运行。

在本发明另外的一些实施例中，所述固定能源监控模块12也可同时对所述测试电池组11内的所有单体电池113进行检测，从而提高检测的效率，减少数据采集与传输的数据量，并可更好地对所述固定能源单元10进行监控。

更进一步地，所述固定能源监控模块12可向所述状态监测单元701提供所述单体电池113及所述测试电池组11的检测数据。所述状态监测单元701可对由所述单体电池113及所述测试电池组11的提供的检测数据进行分析，从而对电池的型号、厂家、站点的历史充放电情况、历史负载情况数据、站点位置环境情况结合分析，从而可对每个单体电池113的寿命及由单体电池组成的电池组11的备用时长情况进行预测分析。

本发明所提供的第一实施例中，所述通讯基站固定能源管理系统中，通过对固定能源单元10实时检测，从而可在通讯基站运行正常时，提前对固定能源单元10中的单体电池113进行更换和/或均分，从而保证固定能源单元10运行状态正常，且可通过对固定能源单元10进行整治，以延长固定能源单元10的运行寿命，以避免通讯基站出现掉电断服的问题。

请参见图3，本发明第二实施例提供一种通讯基站后备能源系统900，所述通讯基站后备能源系统900包括上述第一实施例中所提供的通讯基站固定能源管理系统700。在本实施例中，有关所述通讯基站后备能源系统900的相关限定同样适用于所述通讯基站固定能源管理系统700中。

具体地，所述通讯基站后备能源系统900包括分析调度平台90、固定能源单元10及移动能源单元20，其中，所述固定能源单元10、所述移动能源单元20与所述分析调度平台90实现信号互传，优选地，所述信号以无线传输方式实现互传。

所述固定能源单元10与上述第一实施例中，所述固定能源单元10相同，在此不再赘述。

请结合图3及图4中所示，所述移动能源单元20包括移动能源21及移动能源监控模块22，其中，所述移动能源监控模块22用于对所述移动能源21的位置信息、电量信息进行监控。所述移动能源21包括但不受限于可自发电或可存储电能的装置，如油机、储电能源包、电动车电池等储能装置等。

所述移动能源监控模块22进一步包括定位装置221及采集装置222，其中，所述定位装置221用于检测并提供所述移动能源21的位置信息，所述采集模块223用于对所述移动能源21中如电压、电流、阻抗谱或电池容量等运行数据进行采集，并估算获得剩余电量数据。所述定位装置221、所述采集装置222与所述分析调度平台90之间可通过无线传输。

对于移动能源单元21的运行数据的实时检测及采集包括对移动能源单元中移动能源的实际情况进行监测。

如当所述移动能源21为油机时，可通过对油机内源剩余可提供的电量及历史发电数据的分析，获得所述移动能源剩余可提供的电量及其可预测放电时长。

如当所述移动能源单元21为储电能源包时，则可依据储电能源包的电压、电流及阻抗谱等参数估算其源剩余可提供的电量。

如当所述移动能源单元21为电动车电池时，也可依据电动车电池的监测系统对其电压、电流及阻抗谱等参数进行分析，以获得其源剩余可提供的电量。

具体地，所述定位装置221为GPRS定位装置，所述定位装置221可实时将所述移动能源21的位置信息传至所述分析调度平台90中。

请参阅图5，在本发明中，所述分析调度平台90进一步包括：

判断分析模块901，用于对所述通讯基站的固定能源单元10及所述移动能源单元20的运行数据进行判断分析并输出分析结果；

固定能源整治模块902，用于依据所述判断分析模块901提供分析结果，对固定能源单元进行均衡整治。

移动能源调度模块903，用于依据所述判断分析模块901的分析结果，对所述移动能源21进行调度；及

紧急处理模块904，用于对超出所述固定能源整治模块902与移动能源调度模块903处理范围的异常情况转为人工处理模式。

请参阅图6，在本发明一些较优的实施例中，所述移动能源调度模块903进一步可用于当接收到目标通讯基站的救援信息，基于目标通讯基站的固定能源单元的位置信息及运行数据，筛选并调度多个移动能源单元中预测电量大于等于预设电量阈值的移动能源单元为目标通讯基站提供稳定电能源；

其中，所述救援信息包括目标通讯基站的位置信息及固定能源单元的剩余电量信息。

在本发明一些较优的实施例中，所述移动能源调度模块903用于当接收到目标通讯基站的救援信息，则筛选并调度移动能源单元20由初始位置移动至目标通讯基站位置所需移动时间小于固定能源单元10的预测运行时间的一个或多个移动能源单元20为目标通讯基站提供稳定电能源。

在本发明一些特殊的实施例中，所述移动能源调度模块903可用于用于当接收到目标通讯基站的救援信息，基于目标通讯基站的固定能源单元的位置信息及运行数据，筛选并调度多个移动能源单元中预测电量大于等于预设电量阈值的移动能源单元为目标通讯基站提供稳定电能源。其中，所述救援信息包括目标通讯基站的位置信息及固定能源单元10中测试电池组11的剩余电量信息及放电预测时长信息，所述预设电量阈值为维持通讯基站运行的基础电量。

可以理解，在本发明中，所述移动能源调度模块903中，筛选及调度移动能源单元20所依据的参数可为固定能源单元10的预测运行时间，也可为预设电量阈值，还可为固定能源单元10的预测运行时间与预设电量阈值两者的结合。

更进一步地，所述移动能源调度模块903包括电量判断单元9031及移动能源分类单元9032。

其中，所述电量判断单元9031用于逐一判断移动能源单元20的预测电量与预设电量阈值的大小。

所述移动能源分类单元9032用于根据移动能源单元20的剩余电量与预设电量阈值的大小比较结果，将区域内移动能源单元20的剩余电量大于等于预设电量阈值的移动能源单元20纳入第一移动能源库9038中，而将区域内移动能源单元20的剩余电量小于预设电量阈值的移动能源单元20纳入第二移动能源库9039中。在本发明中，将区域内所有移动能源单元20分别存储在第一移动能源库9038及第二移动能源库9039中，以便于更快选取获得所需移动能源单元20。

在另外一些实施例中，也可将所述区域内移动能源单元20的剩余电量小于预设电量阈值的移动能源单元20纳入第二移动能源库9038中，而将区域内移动能源单元20的剩余电量大于等于预设电量阈值的移动能源单元20纳入第二移动能源库9039中。在此仅作为示例，不作为本发明的限定。

优选地，在本发明此处及下文中，所述预设电量阈值是指维持通讯基站运行的基础电量，其可依据实际情况由人为设定。在一些实施例中，所述预设电量阈值可为所述固定能源单元中测试电池组11充满电所需的电量。

请继续参阅图6，在本发明一些优选的具体实施方式中，所述移动能源调度模块903还包括：

路径规划单元9033，用于对从所述第一移动能源库9038中所有移动能源单元20的定位信息及目标通讯基站的站点位置进行分析，使用穷举试验验证法进行救援路径的规划，以在所述第一移动能源库9038中选取行进至所述通讯基站的站点位置预测用时最短的所述移动能源单元。

时长比较单元9034，用于判断选取的移动能源单元20移动至目标通讯基站所需时长是否大于所述目标通讯基站的预测放电时长，若否，则继续选用该移动能源单元，若是，则选用并调度所述第二移动能源库9038中的移动能源单元。

地图数据存储单元9035，用于预存地图数据。

在本发明一些较为优选的实施例中，所述移动能源调度模块903还可用于当接收到目标通讯基站的救援信息，则筛选并调度移动能源单元由初始位置移动至目标通讯基站位置所需移动时长小于固定能源单元的预测放电时长的一个或多个移动能源单元为目标通讯基站提供稳定电能源；其中，所述救援信息包括目标通讯基站的位置信息及固定能源单元的预测放电时长。

请参见图7，所述移动能源调度模块903还包括：

移动能源判断单元9012，用于判断所述移动能源单元的运行状态及位置信息；及

移动能源维护单元9013，用于对由所述移动能源单元判断获得运行状态不良的移动能源单元进行维护。

具体地，可分为如下不同的运行状态：

第一种情况：所述移动能源单元20预测电量低于最低电量阈值，则通知维护人员对该移动能源单元20进行维护，如充电或添加汽油等，以使所述移动能源单元电量恢复。

其中，所述最低电量阈值为某一移动能源单元20保持最低可运行状态所需的电量。在本发明另外的实施例中，所述最低电量阈值也可为人为设定，如可依据所处地区的环境因素来决定，在此不受限制。

第二种情况：所述移动能源21出现运行状态不良，则通知维护人员进行维修或更换。

所述分析调度平台90采集监控及分析固定能源单元10及移动能源单元20的运行数据，并依据分析结果利用所述固定能源单元10和/或所述移动能源单元20，以为通讯基站提供稳定的电能源。

所述通讯基站后备能源系统900在所述通讯基站正常运行的情况下，可实时监控通讯基站中固定能源单元10及移动能源单元20的实时状态，并依据所述固定能源单元10与所述移动能源单元20的状态采取相应的维护措施。

在本发明一些较优的实施例中，如图8中所示，所述判断分析模块901包括分析单元911及比较单元912，所述分析单元911可将分析的结果传输至所述比较单元912。在本发明中，所述分析单元911用于基于所述固定能源单元中采集到的所述测试电池组11中单体电池的电池容量，结合所述测试电池组11的历史充放电数据、历史负载数据及站点位置环境数据进行分析，获得该测试电池组11的预测放电时长。所述比较单元912用于将预测放电时长与预设时长阈值进行比较，并输出相应信号。

基于对所述单体电池113的分析，可进一步对由所述单体电池113组成的测试电池组11进行分析，从而获得所述固定能源单元的整体运行状态。

请参阅图9A，本发明第三实施例提供一种通讯基站固定能源管理方法N10，所述通讯基站固定能源管理方法N10用于为通讯基站提供移动电能源，所述通讯基站还包括为其提供电能源的固定能源单元，所述固定能源单元包括测试电池组，测试电池组由多个单体电池组成。

所述通讯基站固定能源管理方法N10包括如下的步骤：

步骤N11，对测试电池组及其中的每个单体电池进行监测，并输出测试电池组的实时电流、所有单体电池的实时电压及阻抗检测数据；

步骤N12，将所述测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压及实时阻抗检测数据，结合历史监测数据建立运算模型，以对单体电池健康状况及测试电池组的放电时长进行预测，当所述单体电池健康状况不良和/或放电时长低于预设时长阈值时，则提供测试电池组失效预警；其中，所述历史监测数据包括单体电池历史数据及环境数据。

其中，该失效预警作为测试电池组中运行状态不良的一个或多个单体电池更换的参考依据，以获得新组成的测试电池组。

在上述步骤N12中，所述电池数据库至少包括测试电池组实时电流及单体电池的实时电压。

如图9B中所示，在本发明一些较优的实施例中，上述步骤N12具体包括如下的步骤：

步骤N121，将所述测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压及实时阻抗检测数据，结合历史监测数据分析预测测试电池组中每个单体电池健康状况。

步骤N122，基于将所述测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压及实时阻抗检测数据，结合历史监测数据建立运算模型，计算获得测试电池组中每个单体电池的荷电状态；基于荷电状态对测试电池组中的单体电池进行排序，对荷电状态最优及最差的单体电池进行分析，预测该测试电池组的放电时长。

在本实施例中，上述具体获得单体电池健康状况及测试电池组的放电时长的具体方法与在本发明第一实施例中所述的一致，在此不再赘述。

在本发明一些较优的实施例中，在上述步骤N12之后还包括以下步骤：

步骤N13，对新组成的测试电池组进行电池均衡，以消除单体电池的过充或过放问题。

步骤N14，基于所述固定能源单元中采集到的所述测试电池组中单体电池的荷电状态，结合所述测试电池组的历史充放电数据、历史负载数据及站点位置环境数据进行分析，获得该测试电池组的预测放电时长，以提前规划救援方案。

如图10中所示，在本发明一些变形实施例中，所述通讯基站固定能源管理方法N10也可包括如下步骤：

步骤N11a，对测试电池组中每个单体电池进行实时监测，判断所有单体电池的运行状态；及

步骤N12a，当所述单体电池判断为运行正常时，采集所述测试电池组中单体电池的荷电状态，结合所述测试电池组的历史充放电数据、历史负载数据及站点位置环境数据进行分析，获得该测试电池组的预测放电时长，以提前规划救援方案。

在上述第三实施例中，提供了一种通讯基站固定能源的管理方法，其可通过对固定能源单元的有效监测，以实现对固定能源单元的预测性维护或救援，从而可提前规划相应的救援方案，以避免由于救援不及时而出现通讯基站掉电断服的问题。

请参阅图11，为了使通讯基站获得更高的稳定性，本发明的第四实施例提供另一种通讯基站后备能源管理方法S10，其基于本发明第二实施例中所述通讯基站移动能源管理系统900进行，所述通讯基站后备能源管理方法S10包括第三实施例中所述通讯基站固定能源管理方法N10，针对所述第四实施例的相关限定条件，同样适用于所述通讯基站固定能源管理方法N10中。

其具体的步骤如下：

步骤S11，采集并分析固定能源单元及移动能源单元的运行数据并获得所需分析结果；

步骤S12，判断是否有接收到救援信息，若否，则继续返回步骤S11，若是，则进入步骤S13；

步骤S13，则固定能源单元开始为与其匹配的通讯基站供电；

步骤S14，判断固定能源单元预测可运行时间是否小于预设时长阈值，若是，则进入步骤S15，若否，则继续使用固定能源单元为与其匹配的通讯基站供电；及

步骤S15，选取并调度最优移动能源单元以为所述通讯基站提供稳定的电能源。

在本发明中，对于固定能源单元的运行数据的实时监测及采集具体包括：针对所述固定能源单元的测试电池组中单体电池的电压、电流、阻抗谱、容量等电池基本数据，以及单体电池的历史充放电数据、历史负载数据或通讯基站位置环境数据等。

对于移动能源单元的运行数据的实时检测及采集包括对移动能源单元中移动能源的实际情况进行监测。

如当所述移动能源为油机时，可通过对油机内剩余油量及历史发电数据的分析，获得所述移动能源剩余电量及其可预测放电时长。

如当所述移动能源单元为储电能源包时，则可依据储电能源包的电压、电流及阻抗谱等参数估算其剩余电量。

如当所述移动能源单元为电动车电池时，也可依据电动车电池的监测系统对其电压、电流及阻抗谱等参数进行分析，以获得其剩余电量。

在本发明中，当有多个通讯基站需要使用移动能源单元提供电能源时，需要依据需求通讯基站的站点位置、站点负载、移动能源单元剩余电量及需求通讯基站的重要等级综合考虑，以进行最短救援时长评估，得到最优的救援路线。

请参阅图12，在本发明中，在上述步骤S15中有关如何调度筛选获得的移动能源单元的具体步骤，其步骤如下：

步骤T11,采集该通讯基站位置信息，确定通讯基站所在区域；

步骤T12，采集该区域内移动能源单元的剩余电量及位置信息；

步骤T13，判断第N个移动能源模块的剩余电量是否小于预设电量阈值，若是，则进入步骤T14，若否，则进入步骤T19将该移动能源模块纳入所述第二移动能源库，并返回步骤T12判断第N+1个移动模块的剩余电量；

步骤T14，将该移动能源模块纳入所述第一移动能源库，对第一移动能源库中移动能源模块的定位信息及目标通讯基站的站点位置进行分析，以规划救援路径，选取行进至所述通讯基站的站点位置预测用时最短的所述移动能源模块。

步骤T15，判断选取的移动能源模块移动至所述通讯基站所需时长是否大于所述通讯基站中固定能源模块的预测放电时长；若是，则进入步骤T16；若否，则进入步骤T17。

步骤T16，选用该移动能源模块并进入步骤T18；

步骤T17，采集所述第二移动能源库中移动能源模块的位置信息，选取距离目标通讯基站最近的移动能源模块，并移动其为所述目标通讯基站暂时提供电能源，以维持所述目标通讯基站的基本运作，以避免通讯基站出现断电掉服，完成后即返回步骤T15；

步骤T18，结束该通讯基站的移动救援规划流程。

优选地，在上述步骤T14中，进一步包括规划移动能源模块行进至目标通讯基站的最优路径，以选出在所述备用移动能源库行进至所述通讯基站的站点位置预测用时最短的所述移动能源模块，其具体步骤包括：

步骤M101，依据预存的地图数据，将所述第一移动能源库中所有移动能源模块的行进路径规划为移动预测用时最短的行进路径；

步骤M102，比较所有移动能源模块的行进路径的预测用时，选取预测用时最短的所述移动能源模块。

其中，所述地图数据预先存储于所述分析调度平台中。

在发明中，通过上述的步骤，可以筛选出最优移动能源模块，移动最优移动能源模块以用于为目标通讯基站提供电能源。

更进一步地，为了保证通讯基站能保持基本运行，还可调取至少两个移动能源模块为所述通讯基站提供电能源。

更进一步地，在本发明中，所述移动能源模块行进路径的规划还需根据目标通讯基站预测时长进行优选排序，以最大程度的保证通讯基站运行的稳定性。

在发明中，通过上述的步骤，可以筛选出最优移动能源单元，移动最优移动能源单元以用于为目标通讯基站提供电能源。

在本发明中，上述第四实施例中针对所述通讯基站后备能源管理方法S10中针对移动能源单元的筛选与调度的具体步骤、固定能源单元的更换与整治的具体步骤同样适用于本发明第三实施例通讯基站固定能源管理方法N10中。

更进一步地，在本发明中，所述移动能源单元行进路径的规划还需根据目标通讯基站预测时长进行优选排序，以最大程度的保证通讯基站运行的稳定性。

在本发明一些较优的实施例中，在选取并调度所述移动能源单元之前还包括以下步骤：依据所述判断分析模块输出的分析结果，以利用所述一个或多个备选电池对所述测试电池组中的一个或多个单体电池进行均衡整治。

在本发明一些较优的实施例中，对移动能源单元的运行数据进行判断分析的具体步骤如下：检测所述移动能源单元的运行状态及位置信息，并获得移动能源单元的剩余电量；对由所述移动能源单元检测单元检测运行状态不良的移动能源单元进行维护。

在本发明中，判断固定能源单元的运行状态包括对测试电池组的放电状态、测试电池组的电流、电压、测试电池组的容量、放电时长及预测放电时长的相关数据是否正常，判断可依据电池组的历史放电数据进行。测试电池组是否运行正常还可包括对测试电池组中单体电池的电压、内阻及预测放电时长的数据进行判断。若所述测试电池组出现运行状态变差的原因，则可依据检测的数据准确判断测试电池组出现运行状态变差的原因。

如在一些具体的实施例中，通过对区域内所有固定能源单元的运行状态预测，从而可对移动能源单元救援进行提前规划，可集中对邻近的固定能源单元进行处理，从而使移动能源单元在无需对为所述通讯基站供电的时候，可用作为如医院学校等用电场所的应急电源。从而可避免在需要使用移动能源单元提供电能源时，由于移动能源单元的数量限制，而无法及时对需进行通讯基站供电，而导致通讯基站断电掉服。通过上述的调度方式，还可进一步合理利用人力、物力，并可保证通讯基站运行的稳定性。

在本发明中，还可通过人为对重点通讯基站进行标记，从而在进行行进路径规划时，可对重点通讯基站进行优选排序，从而可获得最优的救援方案。

相对于现有技术，本发明所提供的通讯基站固定能源管理系统及其管理方法，具有以下的优点：

本发明所提供的通讯基站固定能源管理系统及其管理方法，通过对测试电池组中的每个单体电池进行监测并输出其实时电压，可以掌握测试电池组整体运行情况。进一步地，基于所述单体电池的内阻及阻抗谱，结合历史监测数据及电池数据库的数据对单体电池的健康状况及测试电池组的放电时长进行预测，可实现远程监测电池组总电压和单体电池的电压。能够准确的预测电池健康状况，并及时提供单体电池的失效预警报告，基于该失效预警报告，可实时发现出现故障、过充、过放、欠充或欠放的单体电池，对运行状态不良的单体电池进行更换或进行均衡整治。在本发明中，通过实时报告单体电池的放电时长，还可有效提升应急响应的水平。

更进一步地，在本发明中，通过连续记录和分析测试电池组中单体电池的运行状态数据，从而可实现对测试电池组全生命周期的有效管理，可对测试电池组中运行状态不良的一个或多个单体电池进行精准更换，可延长测试电池组的使用寿命，避免由于单个单体电池运行状态不良而需要整个电池组更换的情况，提高测试电池组中单体电池的利用率。

更进一步地，所述通讯基站固定能源管理系统及其方法可在所述固定能源模块运行正常时，即可对运行状态不良的电池进行单体更换，避免通讯基站出现断电掉服的问题，从而提高通讯基站运行的稳定性。

更进一步地，在发明中还包括对更换单体电池后新组成的测试电池组进行均衡整治。采用创新技术的电池均衡整治的费用远远低于传统的整治费用。且在完成整治后的测试电池组中能够消除单体电池过充和过放，从而可抑制电池寿命衰减的速度。更优地，通过对测试电池组创新性的均衡整治，能够保证单体电池完全充满和充分放完，进一步增加测试电池组的放电时长。更进一步地，基于均衡整治，可消除单体电池之间不一致而对电池的损耗，从而支持同一电池组内新旧电池和不同生产商电池的混用。

在本发明中，采用单体电池的输出电压为判断的条件，可进一步提高监测及判断的准确度，并减少分析的数据量，提高分析判断的效率。

所述通讯基站固定能源管理方法中，进一步对判断所述单体电池的运行状态的步骤进行了限定，其以电压作为判断依据，可提高判断的精准度。

所述通讯基站固定能源管理方法中，通过单体电池的电池容量及所述测试电池组的历史充放电数据、历史负载数据及站点位置环境数据对测试电池组的预测放电时长进行预测，可进一步提高预测的精准度，从而实现对固定能源模块的精准管理。

在发明中，可选取由初始位置移动至目标通讯基站位置所需移动时间最短移动能源单元为目标通讯基站提供电能源，上述的设定，可进一步缩短所述移动能源单元为目标通讯基站提供电能源的时间，可提高救援的效率。

在本发明中，所述移动能源单元可包括油机或储电能源包或电动车电池中的一个或其组合，通过对不同主体组成的所述移动能源单元，需要配以不同的获取所述移动能源单元的预测电量的方法及其系统模块，从而可获得最优的筛选结果。

在本发明中，还需要进一步对基于所述移动能源单元的运行状态及位置信息，对运行状态不良的移动能源单元进行维护，以保证移动能源单元在需要使用时，可保持较优的可利用率，从而避免需要进行筛选调度时，出现移动能源单元运行状态不佳的问题。

本发明可实现对移动能源单元进行合理分配及合理调度，以缩短维护和救援时长、减少维护和救援成本，提高维护和救援效率，从而有效避免通讯基站出现断电掉服的问题。

所述移动能源单元可为油机、储电能源包或电动车等，当出现多个通讯基站出现问题需要调用移动能源单元进行救援时，可通过对不同种类的移动能源单元的预测电量的分析，可快速对不同种类的移动能源单元进行调用。与现有技术中单一使用油机为通讯基站提供应急电源不同，本发明实现对多种供电的方式，且将不同种类的移动能源单元进行了整合，从而更进一步提高了通讯基站移动能源调度系统的调度多样性及提高了通讯基站供电的定性。

更进一步地，所述通讯基站后备能源系统中的判断分析模块通过对所述固定能源单元的可运行时长进行预测，并基于预测获得的可运行时长与预设时长阈值的大小关系进行比较，所述分析救援单元再基于所述判断结果以制定相应的维护或救援措施，这样的判断方式，可提前获知所述固定能源单元的状态及可运行时长，从而可具有充裕的时长制定维护或救援措施，以保证通讯基站的运行稳定。

在本发明中，通过每个单体电池的电池容量，结合所述单体电池的历史充放电数据、历史负载数据及站点位置环境数据等一并进行分析，获得每个单体电池的预测放电时长后，进一步获得由单体电池组成的电池组的预测放电时长。基于单体电池与电池组的预测放电时长作为比较的基准，可使判断分析的结果更为精准。

更进一步地，基于电池组预测放电时长与电池组阈值、单体电池预测放电时长与单体电池阈值的大小关系，判断是否需要对预测放电时长较小的单体电池进行更换，以提高由单体电池组成的电池组的使用寿命，避免由于一个或多个单体电池性能变差而影响整个电池组的性能，从而可提高电池组的使用寿命，进而提高通讯基站供电能源的稳定性。

在所述通讯基站后备能源系统中还包括移动能源单元，对应地，在所述分析救援单元中还包括移动能源调度模块，通过两者的配合，可在电池组预测放电时长小于电池组阈值时，及时调度移动能源单元为通讯基站供电，此外，在需要对固定能源单元进行充电时，也可调用移动能源单元为固定能源单元进行

本发明解决了现有对通信基站能源使用情况无法实时掌控的问题，可以及时准确定位故障点。通过设置固定能源内部均衡整治及移动能源筛选调度救援，可合理分配资源及合理调度，以缩短救援时长、减少救援成本，提高救援的效率。

本发明所提供的通讯基站移动能源管理方法可提高移动能源单元的使用效率，且可避免出现行进路径重复路过的情况，从而可提高移动能源单元救援的速率及减少救援成本，最大程度的保证通讯基站运行的稳定性。

在本发明中，针对所述移动能源，通过在其上安装监控模块设备，从而可进行如位置信息、移动能源状态信息等数据信息采集，并通过无线传输到所述分析调度平台进行处理，结合基站站点位置、基站环境因素以及站点掉电情况综合分析，形成了移动能源精准调度系统。

进一步地，依据所述移动能源的位置信息，可以规划出合理的移动能源调度方案，从而可为需进行维护的通讯基站，提供快速有效的救援。

本发明所提供的通讯基站后备能源管理方法中，通过采用单体电池与电池组预测可运行时间的大小判断，可提高对固定能源单元状态获得的准确度，从而可对固定能源单元的状态进行预估，以提前给予相应的措施。从而可准确获知每个固定能源单元的状态，以在通讯基站运行正常时，即可预先设定对固定能源单元进行维护或进行救援，从而可避免通讯基站出现断电掉服的问题，提高通讯基站运行的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通讯基站固定能源管理系统，用于对固定能源单元进行管理，其特征在于：所述固定能源单元包括测试电池组，测试电池组包括多个串联单体电池；所述通讯基站固定能源管理系统包括：

监测单元，对测试电池组及其中的每个单体电池进行监测，并输出测试电池组实时电流、单体电池的实时电压和阻抗检测数据；及

诊断单元，用于将单体电池的阻抗检测数据进行分析以获得单体电池的内阻及阻抗谱，基于所述单体电池的内阻和阻抗谱，结合该单体电池的历史监测数据和电池数据库建立运算模型，以对单体电池健康状况及测试电池组的放电时长进行预测，当所述单体电池健康状况不良和/或放电时长低于预设时长阈值时，则提供测试电池组失效预警；其中，所述电池数据库至少包括测试电池组实时电流及单体电池的实时电压。

2.如权利要求1中所述通讯基站固定能源管理系统，其特征在于：所述诊断单元还可进一步基于所述单体电池的内阻和阻抗谱对单体电池的寿命衰减趋势进行分析。

3.如权利要求1中所述通讯基站固定能源管理系统，其特征在于：所述诊断单元进一步包括将单体电池的实时阻抗检测数据进行分析以获得单体电池的内阻及阻抗谱，并将所述测试电池组的实时电流、单体电池的实时电压及实时阻抗检测数据，结合历史监测数据建立运算模型。

4.如权利要求3中所述通讯基站固定能源管理系统，其特征在于：所述放电时长预测模块用于基于实时电压与所述历史监测数据分析获得测试电池组中每个单体电池的荷电状态，基于荷电状态对测试电池组中的单体电池进行排序以预测该测试电池组的放电时长。

5.如权利要求1-4中任一项所述通讯基站固定能源管理系统，其特征在于：所述通讯基站固定能源管理系统进一步包括：

均衡单元，用于对新组成的测试电池组进行电池均衡，以消除单体电池的过充或过放问题。

6.一种通讯基站固定能源管理方法，用于对固定能源单元进行管理，其特征在于：所述固定能源单元包括测试电池组，测试电池组由多个单体电池串联组成，所述通讯基站固定能源管理方法包括以下步骤：对测试电池组及其中的每个单体电池进行监测，并输出测试电池组实时电流、单体电池的实时电压和阻抗检测数据；将单体电池的阻抗检测数据进行分析以获得单体电池的内阻及阻抗谱，基于所述单体电池的内阻和阻抗谱，结合该单体电池的历史监测数据和电池数据库建立运算模型，以对单体电池健康状况及测试电池组的放电时长进行预测，当所述单体电池健康状况不良和/或放电时长低于预设时长阈值时，则提供测试电池组失效预警；其中，所述电池数据库至少包括测试电池组实时电流及单体电池的实时电压。

7.如权利要求6中所述通讯基站固定能源管理方法，其特征在于：所述通讯基站固定能源管理方法还可进一步包括如下步骤：基于所述单体电池的内阻和阻抗谱对单体电池的寿命衰减趋势进行分析。

8.如权利要求6中所述通讯基站固定能源管理方法，其特征在于：所述失效预警作为测试电池组中运行状态不良的一个或多个单体电池更换的参考依据，以获得新组成的测试电池组。

9.如权利要求8中所述通讯基站固定能源管理方法，其特征在于：所述测试电池组的放电时长预测具体包括以下步骤：基于单体电池的实时电压及所述历史监测数据分析获得测试电池组中每个单体电池的荷电状态；基于荷电状态对测试电池组中的单体电池进行排序，对荷电状态最优及最差的单体电池进行分析，预测该测试电池组的放电时长。

10.如权利要求6-9中任一项所述通讯基站固定能源管理方法，其特征在于：在基于提供测试电池组失效预警，更换出现故障的一个或多个单体电池后，进一步包括：对新组成的测试电池组进行电池均衡，以消除单体电池的过充或过放问题。