CN112540309B - 一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统及方法，系统包括若干个电池测试设备、上位机、扬声器、短信发送设备和测试人员的短信接收终端，电池测试设备用于对电池进行循环性能测试，每个电池测试设备连接上位机并向其实时发送电池测试数据；短信发送设备和扬声器分别连接上位机；上位机用于读取电池测试数据，截取和归一化最新一个循环范围内的测试数据，并以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对之后的每个新循环的测试数据进行相似度分析，判断新循环的测试数据是否存在异常，在异常情况下通过扬声器发出警报以及通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信。本发明能够实现电池测试异常自动辨识和远程报警。

Description

一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统及方法

技术领域

本发明涉及电池测试检验技术领域，特别涉及一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统及方法。

背景技术

电池的循环寿命是其重要的性能指标，无论电池研发或进行正负材料等的性能研究，都需要对组装的电池进行循环性能测试从而进行评价。由于循环次数多，因此电池测试的时间较长，可能持续几周甚至几个月。电池通常是通过夹具连接到电池测试设备进行测试，由于在电池测试过程中，可能出现夹具接触不良等情况而导致测试结果数据出现异常，因此常常需要测试人员进行及时干预和处理。而目前还尚无针对电池测试异常的自动监测手段，主要采用安排测试人员值守或定期巡视的手段，通过人工导出数据后肉眼观察测试结果判断是否出现异常。然而，这种通过人工观测的方式，具有较强的主观性，不同的人可能得到不同的结论，而且时效性较差，当测试发生异常，而操作人员不在设备前，则不能及时对测试过程进行干预，导致测试效率低下。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统，该系统可以实现电池测试异常自动辨识和远程报警。

本发明的第二目的在于提供一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统，包括：若干个电池测试设备、上位机、扬声器、短信发送设备和测试人员的短信接收终端，电池测试设备用于对电池进行循环性能测试，每个电池测试设备连接上位机，并向其实时发送对应的电池测试数据；

短信发送设备和测试人员的短信接收终端均安装有SIM卡，且均通过SIM卡注册到运营商，短信发送设备和扬声器分别连接上位机；

上位机用于读取电池测试数据，对一个循环范围内的测试数据进行归一化处理，并以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对之后的每个新循环的测试数据进行相似度分析，根据相似度分析结果判断新循环的测试数据是否存在异常，在异常情况下通过扬声器发出警报以及通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信。

优选的，短信发送设备为GSM调制解调器，短信接收终端为手机，上位机为工控机或者计算机。

优选的，上位机安装有电池测试监控应用程序和与电池测试设备配套使用的电池测试软件，电池测试软件用于控制电池测试设备的工作，记录电池测试数据；电池测试监控应用程序包括初始化模块、数据处理模块、相似度分析模块、监控模块和时间计算模块；

其中，初始化模块，用于初始化电池测试数据导出操作，指定电池测试数据读取路径、警报的获取路径和接收短信的短信接收终端；

数据处理模块，用于按照数据导出操作自动导出电池测试软件记录的电池测试数据，按照指定的电池测试数据读取路径读取电池测试数据，截取最新一个循环范围内的测试数据并进行归一化处理；

相似度分析模块，用于以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对最新一个循环的测试数据进行相似度分析；

监控模块，用于根据测试数据的相似度分析结果，判断最新一个循环的测试数据是否存在异常，在最新一个循环的测试数据异常情况下，通过扬声器播放指定路径下的警报，同时通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信；

时间计算模块，用于在最新一个循环的测试数据正常情况下，计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间，以使数据处理模块按照该时间处理下一个循环的电池测试数据。

优选的，电池测试设备通过网线连接路由器，路由器通过网线与上位机相连接；扬声器通过声卡接口与上位机相连接；短信发送设备通过USB接口和上位机相连接。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控方法，包括如下步骤：

S1、在完成第一个循环的测试之后，先通过上位机中的电池测试软件检查第一个循环的测试数据是否异常，确认正常之后，对上位机的电池测试监控应用程序进行初始化：初始化电池测试数据导出操作，指定电池测试数据读取路径、警报的获取路径和接收短信的短信接收终端；

S2、电池测试监控应用程序开始自动监视电池测试过程，按照数据导出操作自动导出电池测试数据，按照指定的电池测试数据读取路径读取电池测试数据，截取最新一个循环范围内的测试数据并进行归一化处理；

S3、电池测试监控应用程序以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对新循环的测试数据进行相似度分析；

S4、电池测试监控应用程序根据新循环的测试数据的相似度分析结果，判断新循环的测试数据是否存在异常，当新循环的测试数据正常时，则进入步骤S5，当新循环的测试数据异常时，则通过扬声器播放指定路径下的警报，同时通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信；

S5、电池测试监控应用程序计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间，当测试达到该时间后，重复步骤S2～S4对下一个循环的电池测试数据进行监控。

优选的，在步骤S1中，通过电池测试监控应用程序中的初始化模块进行初始化，具体如下：

S11、启动初始化模块，初始化电池测试数据导出操作：使用鼠标操作电池测试监控应用程序来导出电池测试数据，初始化模块将鼠标点击的位置坐标和次序记录到配置文件中，在之后的测试过程中，需要导出数据时，电池测试监控应用程序中的数据处理模块自动完成同样的操作；

S12、指定电池测试数据读取路径，之后的测试过程中，电池测试监控应用程序中的数据处理模块每次导出电池测试数据时，将原有数据进行覆盖；

S13、指定出现数据异常报警时，电池测试监控应用程序中的报警模块所播放的音频文件的路径；

S14、指定测试人员的手机号码。

优选的，在步骤S2中，电池测试监控应用程序通过数据处理模块读取和归一化数据，过程如下：

S21、数据处理模块按照指定的电池测试数据读取路径读取电池测试数据，并对其进行预处理：首先搜索数据序列中最新的两个最小值点，记录这两个最小值对应的时刻，记为循环开始时间t₁和循环结束时间t₂，截取t₁和t₂之间的数据作为一个循环范围内的数据X＝{x₁,x₂,…,x_n}，

S22、数据处理模块将一个循环范围内的每个数值x_i进行归一化处理：

其中，x_max为X中的最大值，x_min为X中的最小值，n为X中的数值个数，i为X中的数值序号；归一化后的x_i介于0和1之间；

当数据处理模块是第一次读取电池测试数据，则将该次读取的数据进行归一化，作为第一个循环的测试数据，此时，跳过步骤S3和S4，进入步骤S5；否则，进入步骤S3。

优选的，在步骤S3中，电池测试监控应用程序通过相似度分析模块，采用动态时间规整算法进行相似度分析，过程如下：

S31、相似度分析模块将第一个循环的测试数据记为Z＝{z₁,z₂,…,z_n}，最新一个循环的测试数据记为Y＝{y₁,y₂,…,y_m}，构建大小为n×m的矩阵D，第a行第b列的矩阵元素为d_ab＝dist(z_a,y_b)，其中，dist表示距离计算函数；

S32、相似度分析模块采用动态规划的方法，在矩阵D中搜索从d₁₁到d_nm的最短路径距离D(a,b)，D(a,b)计算公式如下：

由于搜索过程是从D(1,1)迭代计算直到D(n,m)，因此D(n,m)为最终的最短路径距离；

S33、相似度分析模块以得到的最短路径距离D(n,m)作为Z和Y两个序列的相似度，距离越大，意味着相似度越低。

更进一步的，在步骤S4中，电池测试监控应用程序通过监控模块判断新循环的测试数据是否异常，过程如下：

S41、监控模块先根据第一个循环的测试数据自适应地确定出阈值：

将第一个循环的测试数据中的每一个数值和一个随机数相加，得到一个新的数据序列：

z'_i＝z_i+0.05*rand()

其中，z'_i为新的数据序列中的数值；z_i为第一个循环的测试数据中的数据，rand()代表随机数生成函数，用于产生介于0和1之间的随机数；

计算数据序列z'_i和原始的参考数据序列z_i的最短路径距离，将其作为阈值；

S42、将最短路径距离D(n,m)和阈值进行比较，判断最新一个循环的测试数据Y＝{y₁,y₂,…,y_m}是否存在异常，若最短路径小于或等于阈值，说明数据无异常，则进入步骤S5；

若最短路径大于阈值，说明数据出现异常，则通过扬声器播放指定路径下的警报，同时通过短信发送设备向指定的短信接收终端发送报警短信；

S43、当警报解除之后，若继续电池循环测试，则进入步骤S5，否则，电池测试监控应用程序停止监控。

优选的，在步骤S5中，电池测试监控应用程序通过时间计算模块计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间，具体如下：

时间计算模块根据步骤S2中记录的上一循环的循环开始时间t₁和循环结束时间t₂，按照下式计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间t：

t＝t₁+k(t₁-t₂)

其中，k为可靠系数；

当测试进行到时间t后，返回步骤S2～S4进行最新一个循环的测试数据的导出、读取、处理和分析。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明提供了一种在长周期电池循环测试过程中能够对测试异常进行自动监视、辨识和远程报警的系统，该系统可以自动执行测试结果数据导出操作，对测试结果数据进行分析，识别有无异常。如发现测试异常，则通过广播、发送短信的方式，提示测试人员及时处理，从而实现电池循环测试的智能监控，既能省时省力，又能提高电池循环测试的效率和测试结果的可靠性。

(2)本发明考虑到每个循环的持续时间可能发生变化，使得不同循环的测试数据序列长度不一致，采用了动态时间规整算法来量化两个长度不一致的数据序列的相似度，有利于提高异常识别的准确度和可靠性。

(3)本发明在完成当前循环的数据监控之后，还重新计算了下一个循环的数据导出和异常辨识时间，下一次循环在该时间下才开始进行数据导出、归一化和分析，由此可以保证数据导出时间滞后于循环结束时间，确保导出的数据包含完整的最新一个循环的测试结果，测试数据是完整有效的。

附图说明

图1是本发明基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统的架构图。

图2是上位机电池测试监控应用程序的用户界面示意图。

图3是本发明基于电池循环数据相似度分析的电池监控方法的流程图。

图4电池循环测试无异常时的测试结果序列与基准序列对比图。

图5电池循环测试有异常时的测试结果序列与基准序列对比图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统，如图1所示，包括：若干个电池测试设备(测试设备1、测试设备2、…、测试设备N)、上位机、扬声器、短信发送设备和测试人员的短信接收终端。

其中，电池测试设备用于对电池进行循环性能测试，每个电池测试设备连接上位机，并向其实时发送对应的电池测试数据。

短信发送设备和测试人员的短信接收终端均安装有SIM卡，且均通过SIM卡注册到运营商，因此，短信发送设备和短信接收终端之间可通过2G/3G/4G/5G网络实现短信通信，短信发送设备和扬声器分别连接上位机。

在本实施例中，短信发送设备为GSM调制解调器，短信接收终端为手机，上位机为工控机或者计算机，上位机硬盘存储有报警用的音频文件。电池测试设备通过网线连接路由器，路由器通过网线与上位机相连接。扬声器通过声卡接口与上位机相连接，短信发送设备通过USB接口和上位机相连接。

上位机用于读取电池测试数据，对一个循环范围内的测试数据进行归一化处理，并以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对之后的每个新循环的测试数据进行相似度分析，根据相似度分析结果判断新循环的测试数据是否存在异常，在异常情况下通过扬声器发出警报以及通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信。

上位机安装有电池测试软件和电池测试监控应用程序，电池测试软件为电池测试设备厂家开发的配套软件，与电池测试设备配套使用，可用来控制电池测试设备的工作，记录电池测试数据。电池测试监控应用程序为本实施例开发的专用于监控电池测试数据的软件，其主要由初始化模块、数据处理模块、相似度分析模块、监控模块和时间计算模块构成。

其中，初始化模块，用于初始化电池测试数据导出操作，指定电池测试数据读取路径、警报的获取路径和接收短信的短信接收终端。

数据处理模块，用于按照数据导出操作自动导出电池测试软件记录的电池测试数据，按照指定的电池测试数据读取路径读取电池测试数据，截取最新一个循环范围内的测试数据并进行归一化处理。

相似度分析模块，用于以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对最新一个循环的测试数据进行相似度分析。

监控模块，用于根据测试数据的相似度分析结果，判断最新一个循环的测试数据是否存在异常，在最新一个循环的测试数据异常情况下，通过扬声器播放指定路径下的警报，同时通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信。

时间计算模块，用于在最新一个循环的测试数据正常情况下，计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间，以使数据处理模块按照该时间处理下一个循环的电池测试数据。

如图2所示，电池测试监控应用程序具有用户界面，该用户界面上显示相应功能控件，点击控件即可进入相应操作界面及使相关模块执行相应功能。测试人员可在界面上实现导出数据操作流程、测试数据读取路径、报警音频文件路径的设置，接收短信的手机号的输入，监控启动、继续、停止的控制。

本实施例还公开了一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控方法，所述方法应用于上述电池监控系统，如图3所示，包括如下步骤：

S1、在完成第一个循环的测试之后，测试人员首先通过上位机中的电池测试软件检查第一个循环的测试数据是否异常，确认正常之后，对上位机的电池测试监控应用程序进行初始化：初始化电池测试数据导出操作，指定电池测试数据读取路径、警报的获取路径和接收短信的短信接收终端。

这里，具体是通过初始化模块进行初始化，过程如下：

S11、启动初始化模块，初始化电池测试数据导出操作：使用鼠标操作电池测试监控应用程序来导出电池测试数据，初始化模块将鼠标点击的位置坐标和次序记录到配置文件中，在之后的测试过程中，需要导出数据时，电池测试监控应用程序中的数据处理模块即可根据配置文件自动完成同样的操作；

S12、指定电池测试数据读取路径，之后的测试过程中，数据处理模块每次导出电池测试数据时，导出来的电池测试数据将原有数据进行覆盖；

S13、指定出现数据异常报警时，电池测试监控应用程序中的报警模块所播放的音频文件的路径；

S14、指定测试人员的手机号码。

S2、电池测试监控应用程序开始自动监视电池测试过程，在这一过程中，先按照数据导出操作自动导出电池测试软件记录的电池测试数据，按照指定的电池测试数据读取路径读取电池测试数据，截取一个循环范围内的测试数据并进行归一化处理。

这里，具体是通过数据处理模块读取和归一化数据，过程如下：

S21、数据处理模块按照指定的电池测试数据读取路径读取电池测试数据，并对其进行预处理：首先搜索数据序列中最新的两个最小值点，记录这两个最小值对应的时刻，记为循环开始时间t₁和循环结束时间t₂，截取t₁和t₂之间的数据作为一个循环范围内的数据X＝{x₁,x₂,…,x_n}，该数据即为最新一个循环的测试数据；

S22、数据处理模块将一个循环范围内的每个数值x_i进行归一化处理：

其中，x_max为X中的最大值，x_min为X中的最小值，n为X中的数值个数，i为X中的数值序号；归一化后的x_i介于0和1之间；

当数据处理模块是第一次读取电池测试数据，则将该次读取的数据进行归一化，作为第一个循环的测试数据，此时，跳过步骤S3和S4，进入步骤S5。否则，进入步骤S3。

S3、电池测试监控应用程序以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对新循环的测试数据进行相似度分析。

由于每个循环的持续时间可能发生变化，导致最新一个循环的范围与第一个循环的范围不一致，也即测试数据序列的长度不一致，因此这里采用动态时间规整算法来量化两个长度不一致的数据序列的相似度。

具体是通过相似度分析模块进行相似度分析，过程如下：

S31、相似度分析模块将第一个循环的测试数据记为Z＝{z₁,z₂,…,z_n}，第一个循环的数据序列长度为n，最新一个循环的测试数据记为Y＝{y₁,y₂,…,y_m}，最新一个循环的数据序列长度为m，构建大小为n×m的矩阵D，第a行第b列的矩阵元素为d_ab＝dist(z_a,y_b)，其中，dist表示距离计算函数，通常采用欧几里得距离；

S32、相似度分析模块采用动态规划的方法，在矩阵D中搜索从d₁₁到d_nm的最短路径距离D(a,b)，D(a,b)计算公式如下：

由于搜索过程是从D(1,1)迭代计算直到D(n,m)，因此D(n,m)为最终的最短路径距离；

S33、相似度分析模块以得到的最短路径距离D(n,m)作为Z和Y两个序列的相似度，距离越大，意味着相似度越低。

S4、电池测试监控应用程序根据新循环的测试数据的相似度分析结果，判断新循环的测试数据是否存在异常，当新循环的测试数据正常时，则进入步骤S5，当新循环的测试数据异常时，则通过扬声器播放指定路径下的警报，同时通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信。

这里，具体是通过监控模块判断新循环的测试数据是否异常，过程如下：

S41、监控模块先根据第一个循环的测试数据自适应地确定出阈值：

将第一个循环的测试数据中的每一个数值和一个随机数相加，得到一个新的数据序列：

z'_i＝z_i+0.05*rand()

其中，z'_i为新的数据序列中的数值；z_i为第一个循环的测试数据中的数据，rand()代表随机数生成函数，用于产生介于0和1之间的随机数，这里，随机数是用来模拟噪声。

计算数据序列z'_i和原始的参考数据序列z_i的最短路径距离，将其作为阈值；

S42、将最短路径距离D(n,m)和阈值进行比较，判断最新一个循环的测试数据Y＝{y₁,y₂,…,y_m}是否存在异常，

若最短路径小于或等于阈值，说明数据无异常，则进入步骤S5；

若最短路径大于阈值，说明数据出现异常，则通过扬声器播放指定路径下的警报，同时通过短信发送设备向指定的短信接收终端发送报警短信；

S43、当测试人员收到警报并对测试过程进行干预之后，若选择继续进行电池循环测试，则进入步骤S5，否则，电池测试监控应用程序停止监控。

S5、电池测试监控应用程序计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间，当测试达到该时间后，重复步骤S2～S4对下一个循环的电池测试数据进行监控。

这里，具体是通过时间计算模块计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间，过程如下：

时间计算模块根据步骤S2中记录的上一循环的循环开始时间t₁和循环结束时间t₂，按照下式计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间t：

t＝t₁+k(t₁-t₂)

式中，k为可靠系数。这里，考虑到每次循序所需的时间存在一定差异，所设时间间隔应该留有一定的裕度，保证下一次导出的数据包含最新一个循环的完整测试结果，故k可取1.2。

当测试进行到时间t后，返回步骤S2～S4进行最新一个循环的测试数据的导出、读取、处理和分析。

为更好地描述本实施例，下面以一具体实例加以说明。

电池监控系统组成：(1)多台电池测试设备，每台电池测试设备通过网线连接到路由器，经路由器接入到同一台上位机；(2)上位机：一台win7系统的计算机，安装有电池测试软件和电池测试监控应用程序，上位机的硬盘中存储着报警所用的音频文件；(3)扬声器，扬声器通过3.5mm音频插头与上位机连接；(4)GSM调制解调器作为短信发送设备，与上位机采用串口连接，GSM调制解调器装有SIM卡，通过AT指令PDU模式发送中文短信给测试人员的手机。

在完成第一个循环的测试后，测试人员首选在电池测试软件上观察该循环的测试结果是否存在异常，若无异常即可开始进行初始化设置。

测试人员通过鼠标点击如图2所示的“导出数据操作流程设置”控件，进入初始化导出数据的操作界面，然后在电池测试软件的操作界面中用鼠标点击相应的位置，完成导出数据的操作，并再次点击该控件，电池测试监控应用程序会根据两次点击该控件期间的鼠标动作，将鼠标点击位置的坐标和次序保存到配置文件中。随后，测试人员通过鼠标点击相应控件指定测试结果文件的路径和报警音频文件的路径，输入接收报警短信的手机号码。

完成初始化后，测试人员通过鼠标点击“启动监视”控件，开始对电池测试过程自动监视。

监视启动后，电池测试监控应用程序导出和读取测试数据，截取第一个循环的测试数据并进行归一化，得到参考数据序列，如图4和图5中的实线所示。

其中，电池测试监控应用程序通过在参考数据序列的基础上中添加噪声得到一个新的数据序列，计算该数据序列与原始参考数据序列的最短路径距离(相似度)，得到最短路径距离为148，将此值作为异常辨识的阈值。

根据记录，第一次循环的开始时间为1:00:00，循环结束时间为4:08:16，因此第一次循环持续时间为3小时8分钟16秒。根据t＝t₁+k(t₁-t₂)公式计算下一次执行数据导出和分析的时间为7:54:11，而第二次循环的实际结束时间为7:17:05。可见，根据此方法计算得到的数据导出时间滞后于循环结束时间，能保证导出的数据包含完整的最新一个循环的测试结果。

在第二个循环的数据导出后，进行最新一个循环的数据截取和归一化，得到的数据序列如图4中的虚线所示。与参考时间序列对比，可发现两个时间序列的长度不等，参考数据序列的长度为8038，最新循环测试数据序列的长度为8128，因此不能用传统方法直接计算两个序列之间的距离和相似度，需要采用动态时间规整算法来计算。最后，计算出两个序列的距离为57.20，小于电池测试监控应用程序自适应设定的阈值，说明在该循环中电池测试没有出现异常，与在图4中可观察到的两个序列的趋势相似且都比较平滑一致。

当后续的电池循环测试发生异常时，导出和截取并进行归一化后的最新一个循环的测试结果数据序列如图5中的虚线所示。该序列长度与参考数据序列的长度也不一致，基准序列的长度为8038，而最新循环测试数据序列的长度为8273。采用所述动态时间规整算法，计算的得到两个序列的最短路径距离为298.41，明显大于所设定的阈值，说明电池测试出现异常。此时，电池测试监控应用程序自动播放报警音频，通过扬声器广播，并发送短信到预先录入的手机号码，通知测试人员干预。电池测试监控应用程序自动进入暂停，如测试人员进行处理后选择继续进行测试，可点击“继续监视”控件，如测试终止，则点击“停止监视”控件。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统，其特征在于，包括：若干个电池测试设备、上位机、扬声器、短信发送设备和测试人员的短信接收终端，电池测试设备用于对电池进行循环性能测试，每个电池测试设备连接上位机，并向其实时发送对应的电池测试数据；

短信发送设备和测试人员的短信接收终端均安装有SIM卡，且均通过SIM卡注册到运营商，短信发送设备和扬声器分别连接上位机；

上位机用于读取电池测试数据，对一个循环范围内的测试数据进行归一化处理，并以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对之后的每个新循环的测试数据进行相似度分析，根据相似度分析结果判断新循环的测试数据是否存在异常，在异常情况下通过扬声器发出警报以及通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信；

上位机安装有电池测试监控应用程序和与电池测试设备配套使用的电池测试软件，电池测试软件用于控制电池测试设备的工作，记录电池测试数据；电池测试监控应用程序包括初始化模块、数据处理模块、相似度分析模块、监控模块和时间计算模块；

其中，初始化模块，用于初始化电池测试数据导出操作，指定电池测试数据读取路径、警报的获取路径和接收短信的短信接收终端；

数据处理模块，用于按照数据导出操作自动导出电池测试软件记录的电池测试数据，按照指定的电池测试数据读取路径读取电池测试数据，截取最新一个循环范围内的测试数据并进行归一化处理；

相似度分析模块，用于以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对最新一个循环的测试数据进行相似度分析；

监控模块，用于根据测试数据的相似度分析结果，判断最新一个循环的测试数据是否存在异常，在最新一个循环的测试数据异常情况下，通过扬声器播放指定路径下的警报，同时通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信；

时间计算模块，用于在最新一个循环的测试数据正常情况下，计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间，以使数据处理模块按照该时间处理下一个循环的电池测试数据。

2.根据权利要求1所述的基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统，其特征在于，短信发送设备为GSM调制解调器，短信接收终端为手机，上位机为工控机或者计算机。

3.根据权利要求1所述的基于电池循环数据相似度分析的电池监控系统，其特征在于，电池测试设备通过网线连接路由器，路由器通过网线与上位机相连接；扬声器通过声卡接口与上位机相连接；短信发送设备通过USB接口和上位机相连接。

4.一种基于电池循环数据相似度分析的电池监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在完成第一个循环的测试之后，先通过上位机中的电池测试软件检查第一个循环的测试数据是否异常，确认正常之后，对上位机的电池测试监控应用程序进行初始化：初始化电池测试数据导出操作，指定电池测试数据读取路径、警报的获取路径和接收短信的短信接收终端；

S2、电池测试监控应用程序开始自动监视电池测试过程，按照数据导出操作自动导出电池测试数据，按照指定的电池测试数据读取路径读取电池测试数据，截取最新一个循环范围内的测试数据并进行归一化处理；

S3、电池测试监控应用程序以正常的第一个循环的测试数据作为参考，对新循环的测试数据进行相似度分析；

S4、电池测试监控应用程序根据新循环的测试数据的相似度分析结果，判断新循环的测试数据是否存在异常，当新循环的测试数据正常时，则进入步骤S5，当新循环的测试数据异常时，则通过扬声器播放指定路径下的警报，同时通过短信发送设备向测试人员的短信接收终端发送报警短信；

S5、电池测试监控应用程序计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间，当测试达到该时间后，重复步骤S2～S4对下一个循环的电池测试数据进行监控；

电池测试监控应用程序通过时间计算模块计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间，具体如下：

时间计算模块根据步骤S2中记录的上一循环的循环开始时间t₁和循环结束时间t₂，按照下式计算下一个循环的数据导出和异常辨识时间t：

t＝t₁+k(t₁-t₂)

其中，k为可靠系数；

当测试进行到时间t后，返回步骤S2～S4进行最新一个循环的测试数据的导出、读取、处理和分析。

5.根据权利要求4所述的基于电池循环数据相似度分析的电池监控方法，其特征在于，在步骤S1中，通过电池测试监控应用程序中的初始化模块进行初始化，具体如下：

S11、启动初始化模块，初始化电池测试数据导出操作：使用鼠标操作电池测试监控应用程序来导出电池测试数据，初始化模块将鼠标点击的位置坐标和次序记录到配置文件中，在之后的测试过程中，需要导出数据时，电池测试监控应用程序中的数据处理模块自动完成同样的操作；

S12、指定电池测试数据读取路径，之后的测试过程中，电池测试监控应用程序中的数据处理模块每次导出电池测试数据时，将原有数据进行覆盖；

S13、指定出现数据异常报警时，电池测试监控应用程序中的报警模块所播放的音频文件的路径；

S14、指定测试人员的手机号码。

6.根据权利要求4所述的基于电池循环数据相似度分析的电池监控方法，其特征在于，在步骤S2中，电池测试监控应用程序通过数据处理模块读取和归一化数据，过程如下：

S21、数据处理模块按照指定的电池测试数据读取路径读取电池测试数据，并对其进行预处理：首先搜索数据序列中最新的两个最小值点，记录这两个最小值对应的时刻，记为循环开始时间t₁和循环结束时间t₂，截取t₁和t₂之间的数据作为一个循环范围内的数据X＝{x₁,x₂,…,x_n}，

S22、数据处理模块将一个循环范围内的每个数值x_i进行归一化处理：

其中，x_max为X中的最大值，x_min为X中的最小值，n为X中的数值个数，i为X中的数值序号；归一化后的x_i介于0和1之间；

当数据处理模块是第一次读取电池测试数据，则将该次读取的数据进行归一化，作为第一个循环的测试数据，此时，跳过步骤S3和S4，进入步骤S5；否则，进入步骤S3。

7.根据权利要求4所述的基于电池循环数据相似度分析的电池监控方法，其特征在于，在步骤S3中，电池测试监控应用程序通过相似度分析模块，采用动态时间规整算法进行相似度分析，过程如下：

S31、相似度分析模块将第一个循环的测试数据记为Z＝{z₁,z₂,…,z_n}，最新一个循环的测试数据记为Y＝{y₁,y₂,…,y_m}，构建大小为n×m的矩阵D，第a行第b列的矩阵元素为d_ab＝dist(z_a,y_b)，其中，dist表示距离计算函数；

S32、相似度分析模块采用动态规划的方法，在矩阵D中搜索从d₁₁到d_nm的最短路径距离D(a,b)，D(a,b)计算公式如下：

由于搜索过程是从D(1,1)迭代计算直到D(n,m)，因此D(n,m)为最终的最短路径距离；

S33、相似度分析模块以得到的最短路径距离D(n,m)作为Z和Y两个序列的相似度，距离越大，意味着相似度越低。

8.根据权利要求7所述的基于电池循环数据相似度分析的电池监控方法，其特征在于，在步骤S4中，电池测试监控应用程序通过监控模块判断新循环的测试数据是否异常，过程如下：

S41、监控模块先根据第一个循环的测试数据自适应地确定出阈值：

将第一个循环的测试数据中的每一个数值和一个随机数相加，得到一个新的数据序列：

z'_i＝z_i+0.05*rand()

其中，z'_i为新的数据序列中的数值；z_i为第一个循环的测试数据中的数据，rand()代表随机数生成函数，用于产生介于0和1之间的随机数；

计算数据序列z'_i和原始的参考数据序列z_i的最短路径距离，将其作为阈值；

S42、将最短路径距离D(n,m)和阈值进行比较，判断最新一个循环的测试数据Y＝{y₁,y₂,…,y_m}是否存在异常，若最短路径小于或等于阈值，说明数据无异常，则进入步骤S5；

若最短路径大于阈值，说明数据出现异常，则通过扬声器播放指定路径下的警报，同时通过短信发送设备向指定的短信接收终端发送报警短信；

S43、当警报解除之后，若继续电池循环测试，则进入步骤S5，否则，电池测试监控应用程序停止监控。