CN114002609A - 一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，属于电源监测技术领域，通过将电源的充电总时长、充电次数以及过充时长进行联立计算得到电压的充放系数，基于充放系数可以对电源的使用进行初步分析，从历史数据方面筛选出安全隐患高的电源；在选中充放系数的基础上对运行值进行分析，实现了电源的历史数据和实时运行信息的联立分析，可以有效提高电源监测分析的准确性，并且根据电源的监测情况生成不同的运行信号，以便用户及时消除安全隐患；本发明用于解决现有方案中对电源运行的监测效果不佳的技术问题。

Description

一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统

技术领域

本发明涉及电源监测技术领域，具体涉及一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统。

背景技术

电源是将其它形式的能量转换成电能并向电路(电子设备)提供电能的装置；常见的电源是干电池(直流电)与家用的110V-220V交流电源。

现有的电源运行实时监测预警系统在工作时，没有将电源的历史数据和实时运行数据相结合分析，并且没有对电源缆线造成的短路进行监测，进而导致电源运行的监测效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，解决以下技术问题：如何解决现有方案中电源运行的监测效果不佳的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，包括样本信息模块、运行监测模块、分析匹配模块和处理器；

样本信息模块用于采集电源的数据信息，该数据信息包含电源的充电数据和放电数据；

运行监测模块用于采集电源运行时的运行信息，运行信息包含运行电压、运行电量、温度数据和摩擦数据；

运行监测模块包含充放电单元和运行单元，充放电单元用于对采集的数据信息进行取值标记，对充电数据中的充电总时长和上次充电时长分别取值并标记为CZ和SC；对充电数据中的充电超时总时长进行取值并标记为CSZ；对充电数据中的充电总次数进行取值并标记为CC；对充电数据中低于额定电量进行充电的次数进行取值并标记为DC；处理器将标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式

计算获取电源的充放系数；a1、a2和a3表示为不同的比例系数，CB表示为电源充电时的标准时长，CZB表示为电源充电的标准次数；

将充放系数与预设的充放阈值进行匹配，将大于充放阈值的充放系数设定为选中充放系数；其中，选中充放系数对应的电源充放电超过预设的标准充放电，相比于没有超过预设的标准充放电的电源，危险性更高；

运行单元对采集的运行信息进行取值标记，包括：

对运行信息中的运行电压进行取值并标记为YDi，i＝1，2，3，...，n；对运行信息中的运行电量进行取值并标记为DLi；分别对温度数据中的电源温度和环境温度进行取值并标记为DWi和HWi；处理器对标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式

计算获取电源的运监系数；其中，b1、b2和b3表示为不同的比例系数，YDB表示为电源运行时的标准电压，DLB表示为电源的额定电量；

对摩擦数据中电源缆线之间摩擦时的温度进行取值并标记为JYi；对标记的各项数据进行归一化处理并求值，通过公式YX＝(c1×CFX+c2×YJX)×(JYi-HWi+0.5627)计算获取电源的运行值；c1和c2表示为不同的比例系数；对运行值进行分析，得到电源的运行分析结果。

优选的，还包括预警模块和控制模块，预警模块用于对电源的运行进行预警提示；控制模块用于对电源的运行进行控制。

优选的，获取电源缆线之间摩擦时的温度的具体步骤包括：

将电源上端的中点设为原点，根据预设的距离和坐标方向建立立体坐标系，获取电源上端连接的各个缆线的坐标点集合，将各个缆线接触的点设定为监测点，通过红外温度传感器获取监测点的实时温度；其中，缆线之间接触的温度异常时，表示该接触点的缆线之间相互摩擦，容易造成电路短路。

优选的，对运行值进行分析的具体步骤包括：

获取预设的运行范围，将运行范围的最大值和最小值分别设定为P1和P2，将运行值与运行范围进行匹配，若YX＞P1，则判定电源运行异常且安全隐患大，并生成第一运行信号；若P1≥YX≥P2，则判定电源运行正常但安全隐患中等，并生成第二运行信号；若YX＜P2，则判定电源运行正常且安全隐患低，并生成第三运行信号；第一运行信号、第二运行信号和第三运行信号构成运行分析结果。

优选的，对电源的运行进行预警提示的具体步骤包括：

对运行分析结果进行分析，若运行分析结果中包含第一运行信号，则根据第一运行信号向用户发送危险提示，并生成第一控制指令；若运行分析结果中包含第二运行信号，则根据第二运行信号向用户发送风险提示，并生成第二控制指令；若运行分析结果中包含第三运行信号，则不对用户发送提示；其中，第一控制指令和第二控制指令构成控制集。

优选的，对电源的运行进行控制的具体步骤包括：

接收控制集并进行分析，若控制集中包含第一控制指令，则根据第一控制指令控制电源不运行，避免危险的电源运行时自燃；若控制集中包含第二控制指令，则根据第二控制指令控制电源待机，直至用户对电源进行检查并将摩擦的缆线分隔后，控制电源正常运行。

本发明的有益效果：

本发明中，通过将电源的充电总时长、充电次数以及过充时长进行联立计算得到电源的充放系数，基于充放系数可以对电源的使用进行初步分析，从历史数据方面筛选出安全隐患高的电源；在选中充放系数的基础上对运行值进行分析，实现了电源的历史数据和实时运行信息的联立分析，可以有效提高电源监测分析的准确性，并且根据电源的监测情况生成不同的运行信号，以便用户及时消除安全隐患，提高了电源的使用效果；

本发明中，通过对电源运行时的各个缆线之间的摩擦进行监测，可以从缆线方面对电源的短路进行监测和预警，可以有效提高电源监测的安全性，避免缆线之间相互摩擦使得绝缘层损坏引起短路，进而引发火灾，可以实现更精准的监测和预警。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统的模块框图。

图2为本发明中运行监测模块的单元框图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，本发明为一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，包括样本信息模块、运行监测模块、分析匹配模块、处理器、预警模块和控制模块；

本实施例中，通过对电源的历史的充放电数据以及运行时的运行信息进行计算，得到电源的充放系数和运行值，基于充放系数从历史数据方面判断电源是否存在安全隐患；基于运行值对实时数据方面判断电源的运行是否存在安全隐患；本实施例中的电源可以为电动车的锂电池，相比于现有方案中对锂电池工作时的各项数据进行采集计算，本实施例中还设置有对电源上若干个缆线进行监测和分析，当若干个缆线在运行时相互摩擦，使得缆线接触点的温度升高，避免缆线之间相互摩擦使得绝缘层损坏引起短路，可以实现更精准的监测和预警。

样本信息模块用于采集电源的数据信息，该数据信息包含电源的充电数据和放电数据；

运行监测模块用于采集电源运行时的运行信息，运行信息包含运行电压、运行电量、温度数据和摩擦数据；

运行监测模块包含充放电单元和运行单元，充放电单元用于对采集的数据信息进行取值标记，对充电数据中的充电总时长和上次充电时长分别取值并标记为CZ和SC；对充电数据中的充电超时总时长进行取值并标记为CSZ；对充电数据中的充电总次数进行取值并标记为CC；对充电数据中低于额定电量进行充电的次数进行取值并标记为DC；其中，额定电量可以为电源总电量的10％；

处理器将标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式

计算获取电源的充放系数；a1、a2和a3表示为不同的比例系数，CB表示为电源充电时的标准时长，CZB表示为电源充电的标准次数；

将充放系数与预设的充放阈值进行匹配，将大于充放阈值的充放系数设定为选中充放系数；不大于充放阈值的充放系数表示电源的安全性高；其中，选中充放系数对应的电源充放电超过预设的标准充放电，相比于没有超过预设的标准充放电的电源，危险性更高；按现有的充电次数考核电动车蓄电池的寿命，可达350次；电源充电时的标准时长的范围为5-10小时，本实施例中电源充电时的标准时长可以为8小时；

本实施例中，电源的充电总时长、充电次数以及过充时长均会影响电源的使用，通过将各项数据进行联立计算得到电压的充放系数，基于充放系数可以对电源的使用进行初步分析，从历史数据方面筛选出安全隐患高的电源，该电源在运行过程中是否存在安全隐患，需要进一步进行监测和分析；并且电源的老化和维修情况，会增加电源的危险系数，因此通过选中充放系数来进行监测分析，而新电源或者使用次数少的电源安全性高，实现了对不同电源进行不同程度的监测。

运行单元对采集的运行信息进行取值标记，包括：

对运行信息中的运行电压进行取值并标记为YDi，i＝1，2，3，...，n；对运行信息中的运行电量进行取值并标记为DLi；分别对温度数据中的电源温度和环境温度进行取值并标记为DWi和HWi；其中，电源温度指的是电源表面的温度，可以通过红外温度传感器获取；

处理器对标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式

计算获取电源的运监系数；其中，b1、b2和b3表示为不同的比例系数，YDB表示为电源运行时的标准电压，DLB表示为电源的额定电量；

对摩擦数据中电源缆线之间摩擦时的温度进行取值并标记为JYi；处理器对标记的各项数据进行归一化处理并求值，通过公式YX＝(c1×CFX+c2×YJX)×(JYi-HWi+0.5627)计算获取电源的运行值；c1和c2表示为不同的比例系数；对运行值进行分析，得到电源的运行分析结果；

其中，获取电源缆线之间摩擦时的温度的具体步骤包括：

将电源上端的中点设为原点，根据预设的距离和坐标方向建立立体坐标系，获取电源上端连接的各个缆线的坐标点集合，将各个缆线接触的点设定为监测点，即两个缆线的坐标点相同时，表示该坐标点为监测点，通过红外温度传感器获取监测点的实时温度；其中，缆线之间接触的温度异常时，表示该接触点的缆线之间相互摩擦，容易造成电路短路。

本实施例中，预设的距离可以为2cm，根据坐标原点设定x轴、y轴和z轴建立立体坐标系，通过对电源运行时的各个缆线之间的摩擦进行监测，可以从缆线方面对电源的短路进行监测和预警，可以有效提高电源监测的安全性。

对运行值进行分析的具体步骤包括：

获取预设的运行范围，将运行范围的最大值和最小值分别设定为P1和P2，将运行值与运行范围进行匹配，若YX＞P1，则判定电源运行异常且安全隐患大，并生成第一运行信号；若P1≥YX≥P2，则判定电源运行正常但安全隐患中等，并生成第二运行信号；若YX＜P2，则判定电源运行正常且安全隐患低，并生成第三运行信号；第一运行信号、第二运行信号和第三运行信号构成运行分析结果。

本实施例中，在选中充放系数的基础上对运行值进行分析，实现了电源的历史数据和实时运行信息的联立分析，可以有效提高电源监测分析的准确性，并且进一步对电源的监测情况生成不同的运行信号，以便用户及时消除安全隐患，提高电源的使用效果。

预警模块用于对电源的运行进行预警提示，具体的步骤包括：

对运行分析结果进行分析，若运行分析结果中包含第一运行信号，则根据第一运行信号向用户发送危险提示，并生成第一控制指令；若运行分析结果中包含第二运行信号，则根据第二运行信号向用户发送风险提示，并生成第二控制指令；若运行分析结果中包含第三运行信号，则不对用户发送提示；其中，第一控制指令和第二控制指令构成控制集。

本实施例中，第一运行信号表示电源的运行存在危险，比如可能会发生自燃，需要立即向用户发送危险提示并停止使用该电源；第二运行信号表示电源的运行存在隐患，需要向用户发送风险提示并对该电源进行检查，来消除安全隐患；第三运行信号表示该电源的运行正常，则不做提示；通过监测的结果来生成不同的提示，可以有效提高电源的监测效果，进而可以提高电源使用的安全性。

控制模块用于对电源的运行进行控制，具体的步骤包括：

接收控制集并进行分析，若控制集中包含第一控制指令，则根据第一控制指令控制电源不运行，避免危险的电源运行时自燃；若控制集中包含第二控制指令，则根据第二控制指令控制电源待机，直至用户对电源进行检查并将摩擦的缆线分隔后，控制电源正常运行。

本发明中的公式均是去除量纲取其数值计算，通过采集大量的数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设比例系数和阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获取。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，包括样本信息模块、运行监测模块、分析匹配模块和处理器；其特征在于，通过样本信息模块采集电源的数据信息；通过运行监测模块采集电源运行时的运行信息；

运行监测模块对采集的数据信息进行取值标记，获取充电数据中的充电总时长CZ、上次充电时长SC、充电超时总时长CSZ、充电总次数CC以及低于额定电量进行充电的次数DC；根据标记的各项数据获取电源的充放系数；

将充放系数与预设的充放阈值进行匹配，将大于充放阈值的充放系数设定为选中充放系数；其中，选中充放系数对应的电源充放电超过预设的标准充放电；

运行监测模块还对采集的运行信息进行取值标记，获取运行信息中的运行电压YDi和运行电量DLi；获取温度数据中的电源温度DWi和环境温度HWi；根据标记的各项数据获取电源的运监系数；获取摩擦数据中电源缆线之间摩擦时的温度JYi并与选中充放系数和运监系数进行联立，得到电源的运行值；

对运行值进行分析，得到包含第一运行信号、第二运行信号和第三运行信号的运行分析结果；其中，第一运行信号表示电源运行异常且安全隐患大；第二运行信号表示电源运行正常但安全隐患中等；第三运行信号表示电源运行正常且安全隐患低。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，其特征在于，数据信息包含电源的充电数据和放电数据；运行信息包含运行电压、运行电量、温度数据和摩擦数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，其特征在于，处理器通过公式

计算获取电源的充放系数；a1、a2和a3表示为不同的比例系数，CB表示为电源充电时的标准时长，CZB表示为电源充电的标准次数。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，其特征在于，处理器通过公式

计算获取电源的运监系数；其中，b1、b2和b3表示为不同的比例系数，YDB表示为电源运行时的标准电压，DLB表示为电源的额定电量。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，其特征在于，处理器通过公式YX＝(c1×CFX+c2×YJX)×(JYi-HWi+0.5627)计算获取电源的运行值；c1和c2表示为不同的比例系数。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，其特征在于，获取电源缆线之间摩擦时的温度的具体步骤包括：将电源上端的中点设为原点，根据预设的距离和坐标方向建立立体坐标系，获取电源上端连接的各个缆线的坐标点集合，将各个缆线接触的点设定为监测点，通过红外温度传感器获取监测点的实时温度。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，其特征在于，还包括预警模块和控制模块，预警模块用于对电源的运行进行预警提示；控制模块用于对电源的运行进行控制。

8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，其特征在于，根据第一运行信号向用户发送危险提示，并生成第一控制指令；若运行分析结果中包含第二运行信号，则根据第二运行信号向用户发送风险提示，并生成第二控制指令。

9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的电源运行实时监测预警系统，其特征在于，根据第一控制指令控制电源不运行，避免危险的电源运行时自燃；根据第二控制指令控制电源待机，直至用户对电源进行检查并将摩擦的缆线分隔后，控制电源正常运行。

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