CN109064699A - 蓄电池电气火灾监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统监控技术领域，尤其涉及一种蓄电池电气火灾监控系统，包括监控设备和电气火灾探测器；电气火灾探测器包括电压‑内阻‑温度传感器和电流‑温度传感器；其中，电压‑内阻‑温度传感器用于实时检测单节电池的电压和温度，以及对单节电池的内阻进行测量；电流‑温度传感器用于实时检测室内温度，并对单节电池的充放电电流进行检测；监控设备用于根据电气火灾探测器的检测结果监控蓄电池组的状态信息，记录、存储蓄电池组的故障报警信息，并指示发生故障的电池的位置。通过本发明的技术方案可对蓄电池在使用过程中的安全性进行实时有效的监测。

Description

蓄电池电气火灾监控系统

技术领域

本发明涉及电力系统监控技术领域，尤其涉及一种蓄电池电气火灾监控系统。

背景技术

随着经济的发展和科技的进步，人们对电力系统的安全性和可靠性要求越来越高。大数据中心、高铁、地铁、机场和供电等系统大量使用蓄电池作为后备电源，大型公建和重要场所也同样均使用蓄电池作为消防设备的应急电源。

但在蓄电池实际使用的过程中，由于蓄电池组的生产工艺、材料质量、充放电管理及电池使用寿命等原因，蓄电池漏液、被充鼓或爆裂燃烧的事故时有发生，上述问题均可能导致重大火灾事故的发生。

鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种蓄电池电气火灾监控系统，使其更具有实用性。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种蓄电池电气火灾监控系统，从而对蓄电池在使用过程中的安全性进行实时有效的监测。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

蓄电池电气火灾监控系统，包括监控设备和电气火灾探测器；

所述电气火灾探测器包括电压-内阻-温度传感器和电流-温度传感器；其中，所述电压-内阻-温度传感器用于实时检测单节电池的电压和温度，以及对单节电池的内阻进行测量；所述电流-温度传感器用于实时检测室内温度，并对单节电池的充放电电流进行检测；

所述监控设备用于根据所述电气火灾探测器的检测结果监控蓄电池组的状态信息，记录、存储蓄电池组的故障报信息，并指示发生故障的电池的位置。

进一步地，所述监控设备包括电源管理系统，所述电源管理系统用于对所述监控设备的主供电电源和备用供电电源进行切换控制。

进一步地，所述电压-内阻-温度传感器包括第一单片机、第一通信模块、蓄电池内部温度检测单元、蓄电池电压检测单元、蓄电池内阻检测单元和第一报警单元；

所述第一单片机对所述蓄电池内部温度检测单元、蓄电池电压检测单元和蓄电池内阻检测单元的检测结果进行处理后通过所述第一通信模块传输至所述监控设备，所述第一报警单元用于在故障发生位置发出报警以供警示。

进一步地，所述电流-温度传感器包括第二单片机、第二通信模块、环境温度检测单元、蓄电池充放电流检测单元和第二报警单元；

所述第二单片机对所述环境温度检测单元和蓄电池充放电流检测单元的检测结果进行处理后通过所述第二通信模块传输至所述监控设备，所述第二报警单元用于在故障发生位置发出报警以供警示。

进一步地，所述电气火灾探测器包括第三单片机、液晶显示单元、操作面板、第三报警单元和第三通信模块；

所述第三单片机用于对来自所述第三通信模块的信息进行处理后以供记录和存储，所述操作面板用于调取所记录和存储的信息，并通过所述液晶显示单元进行显示，所述第三报警单元用于对异常信息进行报警以供警示。

进一步地，蓄电池电气火灾监控系统，采用以下方法进行控制：

步骤一：所述电压-内阻-温度传感器对单节电池的温度进行检测，当检测到的电池温度超过设定阈值5℃时，执行步骤二，否则继续检测；

步骤二：所述监控设备将电池温度与所述电流-温度传感器所检测的室内温度进行比较，当二者的温差不超过2~5℃时，执行步骤四，否则，执行步骤三；

步骤三：所述监控设备将所述电压-内阻-温度传感器所检测的单节电池电压与标准阈值进行比较，当超出标准阈值2~3％；执行步骤四；

步骤四：切断由高温电池供电的电路，报警并显示高温电压-内阻-温度传感器的位置。

进一步地，所述步骤四中，当切断由高温电池供电的电路后，所述监控设备控制所述电压-内阻-温度传感器对高温电池进行内阻检测。

进一步地，所述监控设备还在以下情况下发出报警：

监控设备供电电源欠压、监控设备与连接的外部部件间连接线的断路或短路。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

通过本发明的技术方案，经过对蓄电池漏液、过充过放电导致电池损坏和爆裂燃烧事故原因所进行的统计分析，严格按照消防产品设计技术规范设计，该系统是集工业计算机技术、通讯抗电磁干扰、数字传感技术及工业现场总线控制技术于一体的智能化系统，可以对蓄电池组的充放电电流，电池电压、温度和内阻进行24小时实时自动巡检、对蓄电池的异常状态进行报警，并上传监控中心，也可输出报警信号切断蓄电池组充放电回路，同时结合电池使用现场的况，将电池的监控结合到消防监控中，从而有效保证蓄电池的使用安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中蓄电池电气火灾监控系统的系统框架图；

图2为电压-内阻-温度传感器的系统框架图；

图3为电流-温度传感器的系统框架图；

图4为电气火灾探测器的系统框架图；

图5为监控设备的系统框架图；

图中标记含义：1、监控设备；2、电气火灾探测器；21、第三单片机；22、液晶显示单元；23、操作面板；24、第三报警单元；25、第三通信模块；3、电压-内阻-温度传感器；31、第一单片机；32、第一通信模块；33、蓄电池内部温度检测单元；34、蓄电池电压检测单元；35、蓄电池内阻检测单元；36、第一报警单元；4、电流-温度传感器；41、第二单片机；42、第二通信模块；43、环境温度检测单元；44、蓄电池充放电流检测单元；45、第二报警单元；6、电源管理系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明的实施例采用递进的方式撰写。

如图1~5所示，本发明中的蓄电池电气火灾监控系统，包括监控设备1和电气火灾探测器2；电气火灾探测器2包括电压-内阻-温度传感器3和电流-温度传感器4；其中，电压-内阻-温度传感器3用于实时检测单节电池的电压和温度，并在电气火灾探测器2的控制下进行单节电池的内阻测量，具体的测量方法为直流法，并采用四线制；电流-温度传感器4用于实时检测室内温度，并对单节电池的充放电电流进行检测；监控设备1用于根据电气火灾探测器2的检测结果监控蓄电池组的状态信息，记录、存储蓄电池组的故障报警信息，并指示发生故障的电池的位置。

其中，对监控设备1的要求如下：主供电电源采用交流电源（220V/50HZ），电源线输入端应设接地端子，为了保证在主供电电源故障时蓄电池电气火灾监控系统仍能正常工作，监控设备1包括电源管理系统6，电源管理系统6用于对监控设备1的主供电电源和备用供电电源进行切换控制，具体的，当主供电电源断电时，通过电源管理系统6自动切换至备用供电电源，当主电源恢复时，自动转换回主供电电源，其中，要求主供电电源和备用供电电源的转换不影响监控设备1的正常工作；备用供电电源在放电终止电压条件下充电24 h所获得的容量应能提供监控设备1在正常监视状态下至少工作8h。

因为在主供电电源工作的过程中，会存在电压和频率不稳定的问题，因此主供电电源需要设置过流保护装置，当交流电网供电电压变动幅度在额定电压220 V的85% ～110%范围内，频率偏差不超过标准频率50 Hz的±1%时，监控设备1均能正常工作。

作为上述实施例的优选，电压-内阻-温度传感器3包括第一单片机31、第一通信模块32、蓄电池内部温度检测单元33、蓄电池电压检测单元34、蓄电池内阻检测单元35和第一报警单元36；第一单片机31对蓄电池内部温度检测单元33、蓄电池电压检测单元34和蓄电池内阻检测单元35的检测结果进行处理后通过第一通信模块32传输至监控设备1，第一报警单元36用于在故障发生位置发出报警以供警示。电压-内阻-温度传感器3内部应设短路保护，程序也应设有保护程序防止误动作，使得传感器运行和故障时，均不得影响蓄电池的正常运行。本实施例中，电压-内阻-温度传感器3的电源由电池供电，DC8-15V可正常工作，电压-内阻-温度传感器3应有防反接保护，并采用低功耗设计，正常工作时不大于1mA。第一报警单元36可设有工作指示灯，通讯时蓝灯频闪，故障为红。

作为上述实施例的优选，电流-温度传感器4包括第二单片机41、第二通信模块42、环境温度检测单元43、蓄电池充放电流检测单元44和第二报警单元45；第二单片机41对环境温度检测单元43和蓄电池充放电流检测单元44的检测结果进行处理后通过第二通信模块42传输至监控设备1，第二报警单元45用于在故障发生位置发出报警以供警示。

作为上述实施例的优选，电气火灾探测器2包括第三单片机21、液晶显示单元22、操作面板23、第三报警单元24和第三通信模块25；第三单片机21用于对来自第三通信模块25的信息进行处理后以供记录和存储，操作面板23用于调取所记录和存储的信息，并通过液晶显示单元22进行显示，第三报警单元24用于对异常信息进行报警以供警示。其中报警可采用声光报警的方式。具体的使用要求如下：控制传感器在电池充电状态时，禁止测内阻；最大功率不大于150mA；工作电源为AC200V。第三通信模块25可通过网线连接的方式获得信息；如有报警信号，应能在10 s内发出声、光报警，指示报警部位，显示报警时间，并予以保持，直至监控设备1手动复位，报警状态下应能手动消除报警声，当再次有超限报警信号输入时，应能再启动报警声。

本优选方案中，电气火灾探测器2具有控制电动阀执行器的控制端口，并能控制电动阀执行器，在控制电动阀执行器的角度时，监控电动阀执行器的开启角度并传输至监控设备1。

在蓄电池电气火灾监控系统工作的过程中，采用以下方法进行控制：

步骤一：电压-内阻-温度传感器3对单节电池的温度进行检测，当检测到的电池温度超过设定阈值5℃时，执行步骤二，否则，说明电池温度在正常范围内，继续检测即可；

步骤二：监控设备1将电池温度与电流-温度传感器4所检测的室内温度进行比较，通过此比较过程判断电池温升是由于空气温度过高还是自身原因，具体的当二者的温差不超过2~5℃时，说明电池升温受空气温度的影响较大，需对空间环境信息进行判断，以确认空间环境是否发生火灾等情况，因此执行步骤四，否则，说明电池升温主要由于自身原因，因此执行步骤三；

步骤三：所述监控设备1将所述电压-内阻-温度传感器3所检测的单节电池电压与标准阈值进行比较，当超出标准阈2~3％，说明电池超压，则执行步骤四；

步骤四：切断由高温电池供电的电路，报警并显示高温电压-内阻-温度传感器3的位置，以使得维修人员可及时到位进行检修，如确认火灾发生则需及时联系消防人员进行处理。

其中，所述步骤四中，当切断由高温电池供电的电路后，为进一步对电池自身情况进行判断，监控设备1控制电压-内阻-温度传感器3对高温电池进行内阻检测，其中，判断电路是否切断成功，以电流-温度传感器4所检测的充放电电流为依据。

作为上述实施例的优选，监控设备1还在一下情况下发出报警：当监控设备1供电电源欠压、监控设备1与连接的外部部件间连接线的断路或短路，具体的应能在100s内发出与监控报警信号有明显区别的声、光故障信号，显示并记录故障的部位、类型和时间。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.蓄电池电气火灾监控系统，其特征在于，包括监控设备(1)和电气火灾探测器(2)；

所述电气火灾探测器(2)包括电压-内阻-温度传感器(3)和电流-温度传感器(4)；其中，所述电压-内阻-温度传感器(3)用于实时检测单节电池的电压和温度，以及对单节电池的内阻进行测量；所述电流-温度传感器(4)用于实时检测室内温度，并对单节电池的充放电电流进行检测；

所述监控设备(1)用于根据所述电气火灾探测器(2)的检测结果监控蓄电池组的状态信息，记录、存储蓄电池组的故障信息，并指示发生故障的电池的位置。

2.根据权利要求1所述的蓄电池电气火灾监控系统，其特征在于，所述监控设备(1)包括电源管理系统(6)，所述电源管理系统(6)用于对所述监控设备(1)的主供电电源和备用供电电源进行切换控制。

3.根据权利要求1所述的蓄电池电气火灾监控系统，其特征在于，所述电压-内阻-温度传感器(3)包括第一单片机(31)、第一通信模块(32)、蓄电池内部温度检测单元(33)、蓄电池电压检测单元(34)、蓄电池内阻检测单元(35)和第一报警单元(36)；

所述第一单片机(31)对所述蓄电池内部温度检测单元(33)、蓄电池电压检测单元(34)和蓄电池内阻检测单元(35)的检测结果进行处理后通过所述第一通信模块(32)传输至所述监控设备(1)，所述第一报警单元(36)用于在故障发生位置发出报警以供警示。

4.根据权利要求1所述的蓄电池电气火灾监控系统，其特征在于，所述电流-温度传感器(4)包括第二单片机(41)、第二通信模块(42)、环境温度检测单元(43)、蓄电池充放电流检测单元(44)和第二报警单元(45)；

所述第二单片机(41)对所述环境温度检测单元(43)和蓄电池充放电流检测单元(44)的检测结果进行处理后通过所述第二通信模块(42)传输至所述监控设备(1)，所述第二报警单元(45)用于在故障发生位置发出报警以供警示。

5.根据权利要求1所述的蓄电池电气火灾监控系统，其特征在于，所述电气火灾探测器(2)包括第三单片机(21)、液晶显示单元(22)、操作面板(23)、第三报警单元(24)和第三通信模块(25)；

所述第三单片机(21)用于对来自所述第三通信模块(25)的信息进行处理后以供记录和存储，所述操作面板(23)用于调取所记录和存储的信息，并通过所述液晶显示单元(22)进行显示，所述第三报警单元(24)用于对异常信息进行报警以供警示。

6.根据权利要求1所述的蓄电池电气火灾监控系统，其特征在于，采用以下方法进行控制：

步骤一：所述电压-内阻-温度传感器(3)对单节电池的温度进行检测，当检测到的电池温度超过设定阈值5℃时，执行步骤二，否则继续检测；

步骤二：所述监控设备(1)将电池温度与所述电流-温度传感器(4)所检测的室内温度进行比较，当二者的温差不超过2~5℃时，执行步骤四，否则，执行步骤三；

步骤三：所述监控设备(1)将所述电压-内阻-温度传感器(3)所检测的单节电池电压与标准阈值进行比较，当超出标准阈值2~3％；执行步骤四；

步骤四：切断由高温电池供电的电路，报警并显示高温电压-内阻-温度传感器(3)的位置。

7.根据权利要求6所述的蓄电池电气火灾监控系统，其特征在于，所述步骤四中，当切断由高温电池供电的电路后，所述监控设备(1)控制所述电压-内阻-温度传感器(3)对高温电池进行内阻检测。

8.根据权利要求6所述的蓄电池电气火灾监控系统，其特征在于，所述监控设备(1)还在以下情况下发出报警：

监控设备(1)供电电源欠压、监控设备(1)与连接的外部部件间连接线的断路或短路。