CN114179675B - 一种基于物联网的换电柜安全控制方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的换电柜安全控制方法、系统及存储介质，包括：获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；获取换电仓内电池充电的充电数据生成电池充电过程中的充电状态评估得分；判断所述充电状态评估得分是否大于预设得分阈值，若大于，则通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息；根据所述预警信息采取相应的安全防控措施，并将所述预警信息按照预设方式进行显示。本发明通过对换电柜内电池充电状态进行监测，实现了换电柜的消防安全智能化管理控制。
Description
技术领域
本发明涉及换电柜的安全管理领域，更具体的，涉及一种基于物联网的换电柜安全控制方法、系统及存储介质。
背景技术
在城市个人出行中，低速、轻型的电动车是现在主流交通工具之一，随着国内电动车保有量的不断提高，长期使用电动车的外卖小哥、快递骑手以及大量民众们越来越面临着一些关于“电动车充电”的痛点：电池续航不给力、充电不方便、充电不安全等。随着电动车用户基数持续增多，越发频繁的电动车充电引发的火灾引起了用户和社会各界的关注，电动车电池换电柜的出现解决了电动车电池不易更换、充电不便、充电时间长，以及充电隐患的问题，并获得了政府的大力支持，同时换电柜充电过程中的安全问题也引起广泛关注。
为了能够对换电柜实现智能化安全管理，需要开发一款系统与之配合进行控制，该系统通过获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；获取换电仓内电池充电的充电数据生成电池充电过程中的充电状态评估得分，通过充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息，采取相应的安全防控措施。在该系统实现过程中，如何判断电池的充电状态，并做出相应安全措施是亟不可待需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于物联网的换电柜安全控制方法及系统。
本发明第一方面提供了一种基于物联网的换电柜安全控制方法，包括：
获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；
获取换电仓内电池充电的充电数据，根据所述充电数据生成换电仓内电池充电过程中的充电状态评估得分；
判断所述充电状态评估得分是否大于预设得分阈值，若大于，则通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息；
根据所述预警信息采取相应的安全防控措施，并将所述预警信息按照预设方式进行显示。
本方案中，所述的根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控，具体为：
获取电池表面温度信息，根据所述电池表面温度信息生成电池温度分布，预设电池表面温度基准值；
将所述电池表面温度信息与电池表面温度基准值进行比较，若所述电池表明温度信息大于电池表面温度基准值，则将对应区域视为温度异常区域，并将所述温度异常区域在所述电池温度分布上进行标注；
若电池出现温度异常区域，则获取预设时间内温度异常区域的温度变化值，根据所述温度变化值计算电池的温度变化速率；
根据所述温度变化速率预测预设间隔时间后换电仓环境温度信息，得到环境温度预测信息；
通过风冷系统根据所述环境温度预测信息调节换电仓环境温度，使换电仓环境温度信息始终处于预设温度阈值范围内。
本方案中，所述的调节换电仓环境温度，具体为：
根据所述温度变化速率控制所述风冷系统的运行功率，实时监测换电仓环境温度信息；
根据所述风冷系统的最大运行功率计算预设时间内换电仓环境制冷速率，计算所述换电仓环境温度信息在预设时间内的温度升高速率与所述换电仓环境制冷速率的偏差值；
判断所述偏差值是否大于预设偏差阈值，若大于，则预启动水消防系统，若所述换电仓内出现火灾，则切断换电柜的充电电流，通过所述水消防系统进行消防灭火。
本方案中，所述的获取换电仓内电池充电的充电数据生成电池充电过程中的充电状态评估得分，具体为：
获取充电仓内电池充电时的充电数据，通过所述充电数据提取电池燃爆的影响因子，进行数据标准化处理；
通过主成分分析法进行所述影响因子与电池燃爆的相关性分析，计算所述影响因子的特征值，根据所述特征值大小排序获取重要影响因子，根据所述重要影响因子确定电池燃爆的影响指标；
根据层次分析法建立各影响因子的判断矩阵，进而得到电池热失效的影响指标的权重信息；
根据影响指标的权重信息进行加权计算得到电池充电过程中的充电状态评估得分；
所述充电数据包括电池端电压信息、电池充电电流信息、电池循环次数信息及电池内阻信息一种及两种以上的组合。
本方案中，根据各影响指标的得分预测电池充电过程中燃爆的发生概率，具体为：
其中，
表示所求换电仓内电池燃爆的发生概率，
表示影响指标总数，
表示影响指标项数，
表示电池充电过程监测时长， 
表示第
个影响指标的得分，
表示影响指标权重，
表示第
个影响指标预设相关系数。
本方案中，通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，具体为：
根据所述充电状态评估得分评估换电仓内电池充电状态，并根据所述充电状态评估得分进行预警信息等级分级；
预设第一评估得分阈值及第二评估得分阈值，所述第二评估得分阈值大于所述第一评估得分阈值；
若所述充电状态评估得分小于等于第一评估得分阈值，则生成三级预警信息，降低换电仓内电池的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于第一评估得分阈值小于第二评估得分阈值，则生成二级预警信息，切断对应换电仓的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于等于第二评估得分阈值，则生成一级预警信息，预启动水消防系统，对该换电仓进行重点监测，若出现火灾，通过所述水消防系统进行消防灭火；
所述预警信息按照预设方式进行发送，并按照预设方式进行显示。
本发明第二方面还提供了一种基于物联网的换电柜安全控制系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序，所述一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；
获取换电仓内电池充电的充电数据，根据所述充电数据生成换电仓内电池充电过程中的充电状态评估得分；
判断所述充电状态评估得分是否大于预设得分阈值，若大于，则通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息；
根据所述预警信息采取相应的安全防控措施，并将所述预警信息按照预设方式进行显示。
本方案中，所述的根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控，具体为：
获取电池表面温度信息，根据所述电池表面温度信息生成电池温度分布，预设电池表面温度基准值；
将所述电池表面温度信息与电池表面温度基准值进行比较，若所述电池表明温度信息大于电池表面温度基准值，则将对应区域视为温度异常区域，并将所述温度异常区域在所述电池温度分布上进行标注；
若电池出现温度异常区域，则获取预设时间内温度异常区域的温度变化值，根据所述温度变化值计算电池的温度变化速率；
根据所述温度变化速率预测预设间隔时间后换电仓环境温度信息，得到环境温度预测信息；
通过风冷系统根据所述环境温度预测信息调节换电仓环境温度，使换电仓环境温度信息始终处于预设温度阈值范围内。
本方案中，所述的调节换电仓环境温度，具体为：
根据所述温度变化速率控制所述风冷系统的运行功率，实时监测换电仓环境温度信息；
根据所述风冷系统的最大运行功率计算预设时间内换电仓环境制冷速率，计算所述换电仓环境温度信息在预设时间内的温度升高速率与所述换电仓环境制冷速率的偏差值；
判断所述偏差值是否大于预设偏差阈值，若大于，则预启动水消防系统，若所述换电仓内出现火灾，则切断换电柜的充电电流，通过所述水消防系统进行消防灭火。
本方案中，所述的获取换电仓内电池充电的充电数据生成电池充电过程中的充电状态评估得分，具体为：
获取充电仓内电池充电时的充电数据，通过所述充电数据提取电池燃爆的影响因子，进行数据标准化处理；
通过主成分分析法进行所述影响因子与电池燃爆的相关性分析，计算所述影响因子的特征值，根据所述特征值大小排序获取重要影响因子，根据所述重要影响因子确定电池燃爆的影响指标；
根据层次分析法建立各影响因子的判断矩阵，进而得到电池热失效的影响指标的权重信息；
根据影响指标的权重信息进行加权计算得到电池充电过程中的充电状态评估得分；
所述充电数据包括电池端电压信息、电池充电电流信息、电池循环次数信息及电池内阻信息一种及两种以上的组合。
本方案中，根据各影响指标的得分预测电池充电过程中燃爆的发生概率，具体为：
其中，
表示所求换电仓内电池燃爆的发生概率，
表示影响指标总数，
表示影响指标项数，
表示电池充电过程监测时长， 
表示第
个影响指标的得分，
表示影响指标权重，
表示第
个影响指标预设相关系数。
本方案中，通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，具体为：
根据所述充电状态评估得分评估换电仓内电池充电状态，并根据所述充电状态评估得分进行预警信息等级分级；
预设第一评估得分阈值及第二评估得分阈值，所述第二评估得分阈值大于所述第一评估得分阈值；
若所述充电状态评估得分小于等于第一评估得分阈值，则生成三级预警信息，降低换电仓内电池的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于第一评估得分阈值小于第二评估得分阈值，则生成二级预警信息，切断对应换电仓的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于等于第二评估得分阈值，则生成一级预警信息，预启动水消防系统，对该换电仓进行重点监测，若出现火灾，通过所述水消防系统进行消防灭火；
所述预警信息按照预设方式进行发送，并按照预设方式进行显示。
本发明第三方面还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序，所述一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种基于物联网的换电柜安全控制方法的步骤。
本发明公开了一种基于物联网的换电柜安全控制方法、系统及存储介质，包括：获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；获取换电仓内电池充电的充电数据生成电池充电过程中的充电状态评估得分；判断所述充电状态评估得分是否大于预设得分阈值，若大于，则通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息；根据所述预警信息采取相应的安全防控措施，并将所述预警信息按照预设方式进行显示。本发明通过对换电柜内电池充电状态进行监测，实现了换电柜的消防安全智能化管理控制。
附图说明
图1示出了本发明一种基于物联网的换电柜安全控制方法的流程图。
图2示出了本发明换电仓环境温度的调控的方法流程图。
图3示出了本发明根据充电数据生成电池的充电状态评估得分的方法流程图。
图4示出了本发明一种基于物联网的换电柜安全控制系统的框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了本发明一种基于物联网的换电柜安全控制方法的流程图。
如图1所示，本发明第一方面提供了一种基于物联网的换电柜安全控制方法，包括：
S102，获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；
S104，获取换电仓内电池充电的充电数据，根据所述充电数据生成换电仓内电池充电过程中的充电状态评估得分；
S106，判断所述充电状态评估得分是否大于预设得分阈值，若大于，则通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息；
S108，根据所述预警信息采取相应的安全防控措施，并将所述预警信息按照预设方式进行显示。
需要说明的是，在电池充电过程中，电池的传热部件可能会出现不能完全接触电池的整个表面的情况．导致电池表面的大部分面积没有接触传热部件，不仅降低了传热的效率，也导致了电池内部与表面的温度不一致性。电池表面和电池内部温度场分布的不一致性会导致电池在使用过程中性能表现、寿命衰减等方面出现差异，根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据异常温度区域的温度变化速率进行换电仓环境温度的调节，利与电池的散热，减小了电池发生燃爆的可能性。
图2示出了本发明换电仓环境温度的调控的方法流程图。
根据本发明实施例，所述的根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控，具体为：
S202，获取电池表面温度信息，根据所述电池表面温度信息生成电池温度分布，预设电池表面温度基准值；
S204，将所述电池表面温度信息与电池表面温度基准值进行比较，若所述电池表明温度信息大于电池表面温度基准值，则将对应区域视为温度异常区域，并将所述温度异常区域在所述电池温度分布上进行标注；
S206，若电池出现温度异常区域，则获取预设时间内温度异常区域的温度变化值，根据所述温度变化值计算电池的温度变化速率；
S208，根据所述温度变化速率预测预设间隔时间后换电仓环境温度信息，得到环境温度预测信息；
S210，通过风冷系统根据所述环境温度预测信息调节换电仓环境温度，使换电仓环境温度信息始终处于预设温度阈值范围内。
需要说明的是，所述的调节换电仓环境温度，具体为：
根据所述温度变化速率控制所述风冷系统的运行功率，实时监测换电仓环境温度信息；
根据所述风冷系统的最大运行功率计算预设时间内换电仓环境制冷速率，计算所述换电仓环境温度信息在预设时间内的温度升高速率与所述换电仓环境制冷速率的偏差值；
判断所述偏差值是否大于预设偏差阈值，若大于，则预启动水消防系统，若所述换电仓内出现火灾，则切断换电柜的充电电流，通过所述水消防系统进行消防灭火。
图3示出了本发明根据充电数据生成电池的充电状态评估得分的方法流程图。
根据本发明实施例，所述的获取换电仓内电池充电的充电数据生成电池充电过程中的充电状态评估得分，具体为：
S302，获取充电仓内电池充电时的充电数据，通过所述充电数据提取电池燃爆的影响因子，进行数据标准化处理；
S304，通过主成分分析法进行所述影响因子与电池燃爆的相关性分析，计算所述影响因子的特征值，根据所述特征值大小排序获取重要影响因子，根据所述重要影响因子确定电池燃爆的影响指标；
S306，根据层次分析法建立各影响因子的判断矩阵，进而得到电池热失效的影响指标的权重信息；
S308，根据影响指标的权重信息进行加权计算得到电池充电过程中的充电状态评估得分；
需要说明的是，所述充电数据包括电池端电压信息、电池充电电流信息、电池循环次数信息及电池内阻信息一种及两种以上的组合；进一步的，电池在发生漏液或燃烧等情况时，会产生大量的烟雾，因此通过气体探测器获取电池仓内的电芯失效（漏液、燃烧等）特征气体数据，通过所述特征气体数据提取电池失效或燃烧的影响因子，进行数据标准化处理，通过电池充电的电池失效特征气体和烟雾数据根据上述数据处理步骤生成电池充电状态评估得分。
需要说明的是，根据换电仓内充电数据生成矩阵，其中
表示充电数据样本数目，
表示充电数据中影响因子数目，利用主成分分析法计算矩阵
的特征值及特征向量，根据为了确定重要影响因子的数量信息计算方差贡献率，所述方差贡献率计算公式为：
其中，
表示方差贡献率，
表示特征值，
表示特征值项数，
表示充电数据中影响因子数目；
根据所述特征值大小排序获取重要影响因子，根据所述重要影响因子确定电池燃爆的影响指标；
确定电池燃爆的影响指标的层次结构，将影响指标的重要程度两两进行比较，减少其他非必要因素影响所带来的比较困难；构造判断矩阵，并计算该矩阵的最大特征值和特征向量；对判断矩阵的一致性进行检验，并确定各个电池燃爆的影响指标的权重；检验判断矩阵的相对一致性是否小于预设阈值，若小于则表明判断矩阵可行，若大于等于，则判断矩阵没有通过一致性检验，重新构造判断矩阵；根据判断矩阵的特征值及特征向量获取电池燃爆影响指标的权重信息；
电池燃爆影响指标包括正向影响指标和负向影响指标，所述正向影响指标的数值越高则所述影响指标的得分越高，所述负向影响指标的数值越高则所述影响指标的得分越低。
需要说明的是，根据各影响指标的得分预测电池充电过程中燃爆的发生概率，具体为：
其中，
表示所求换电仓内电池燃爆的发生概率，
表示影响指标总数，
表示影响指标项数，
表示电池充电过程监测时长， 
表示第
个影响指标的得分，
表示影响指标权重，
表示第
个影响指标预设相关系数。
需要说明的是，通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，具体为：
根据所述充电状态评估得分评估换电仓内电池充电状态，并根据所述充电状态评估得分进行预警信息等级分级；
预设第一评估得分阈值及第二评估得分阈值，所述第二评估得分阈值大于所述第一评估得分阈值；
若所述充电状态评估得分小于等于第一评估得分阈值，则生成三级预警信息，降低换电仓内电池的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于第一评估得分阈值小于第二评估得分阈值，则生成二级预警信息，切断对应换电仓的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于等于第二评估得分阈值，则生成一级预警信息，预启动水消防系统，对该换电仓进行重点监测，若出现火灾，通过所述水消防系统进行消防灭火；
所述预警信息按照预设方式进行发送，并按照预设方式进行显示。
根据本发明实施例，本发明还包括建立电池充电数据库，将电池的充电数据存储到所述电池充电数据库中，根据预设时间内的充电数据对电池进行健康监测，具体为：
读取换电仓内电池的编码信息，构建电池充电数据库，根据电池的充电数据生成充电曲线，根据所述充电曲线获取充电曲线拐点信息生成电池的健康特征；
将所述健康特征按照时序生成时序数据序列，将所述时序数据序列按照所述编码信息进行命名存入所述电池充电数据库中；
将换电仓内电池的健康特征与所述电池数据库内电池的历史健康特征进行比较生成偏差率，根据所述偏差率大小生成不同等级的电池健康预警信息；
并将换电仓内电池的健康特征与正常电池的健康特征进行对比分析生成偏差率基准值，判断所述偏差率是否大于偏差率基准值，若大于，则生成电池报废预警信息。
需要说明的是，读取电池的编码信息，根据所述编码信息建立检索标签，通过所述检索标签搜索电池充电数据库中对应的时序数据序列，若所述电池充电数据库中不存在该电池的数据序列，则运用所述编码信息建立数据序列，将电池每次充电的充电数据进行聚合分析并进行存储，根据所述充电数据提取电池的健康特征，同时确定电池当前的实际容量。实现了对电池健康状态进行及时准确的判断，从而帮助用户快速准确的了解所使用的电池健康情况，使得用户能够根据电池的健康情况评估是否需要更换电池。
根据本发明实施例，本发明还包括通过水消防系统进行消防灭火后，对目标换电仓进行水位检测及充电环境评估，具体为：
通过水消防系统进行消防灭火后，检测目标换电仓内水位信息，若所述水位信息大于预设水位信息，则通过换电仓内水收集系统进行换电仓积水的二次回收；
同时获取换电仓内的湿度信息，判断所述湿度信息是否处于预设阈值范围内，若不处于，则通过换电仓内风冷系统对换电仓湿度进行调控；
所述水收集系统收集的水资源通过过滤后存于换电柜的水箱中，进行消防灭火的多次利用。
图4示出了本发明一种基于物联网的换电柜安全控制系统的框图。
本发明第二方面还提供了一种基于物联网的换电柜安全控制系统4，该系统包括：存储器41、处理器42，所述存储器中包括一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序，所述一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；
获取换电仓内电池充电的充电数据，根据所述充电数据生成换电仓内电池充电过程中的充电状态评估得分；
判断所述充电状态评估得分是否大于预设得分阈值，若大于，则通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息；
根据所述预警信息采取相应的安全防控措施，并将所述预警信息按照预设方式进行显示。
需要说明的是，在电池充电过程中，电池的传热部件可能会出现不能完全接触电池的整个表面的情况．导致电池表面的大部分面积没有接触传热部件，不仅降低了传热的效率，也导致了电池内部与表面的温度不一致性。电池表面和电池内部温度场分布的不一致性会导致电池在使用过程中性能表现、寿命衰减等方面出现差异，根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据异常温度区域的温度变化速率进行换电仓环境温度的调节，利与电池的散热，减小了电池发生燃爆的可能性。
根据本发明实施例，所述的根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控，具体为：
获取电池表面温度信息，根据所述电池表面温度信息生成电池温度分布，预设电池表面温度基准值；
将所述电池表面温度信息与电池表面温度基准值进行比较，若所述电池表明温度信息大于电池表面温度基准值，则将对应区域视为温度异常区域，并将所述温度异常区域在所述电池温度分布上进行标注；
若电池出现温度异常区域，则获取预设时间内温度异常区域的温度变化值，根据所述温度变化值计算电池的温度变化速率；
根据所述温度变化速率预测预设间隔时间后换电仓环境温度信息，得到环境温度预测信息；
通过风冷系统根据所述环境温度预测信息调节换电仓环境温度，使换电仓环境温度信息始终处于预设温度阈值范围内。
需要说明的是，所述的调节换电仓环境温度，具体为：
根据所述温度变化速率控制所述风冷系统的运行功率，实时监测换电仓环境温度信息；
根据所述风冷系统的最大运行功率计算预设时间内换电仓环境制冷速率，计算所述换电仓环境温度信息在预设时间内的温度升高速率与所述换电仓环境制冷速率的偏差值；
判断所述偏差值是否大于预设偏差阈值，若大于，则预启动水消防系统，若所述换电仓内出现火灾，则切断换电柜的充电电流，通过所述水消防系统进行消防灭火。
根据本发明实施例，所述的获取换电仓内电池充电的充电数据生成电池充电过程中的充电状态评估得分，具体为：
获取充电仓内电池充电时的充电数据，通过所述充电数据提取电池燃爆的影响因子，进行数据标准化处理；
通过主成分分析法进行所述影响因子与电池燃爆的相关性分析，计算所述影响因子的特征值，根据所述特征值大小排序获取重要影响因子，根据所述重要影响因子确定电池燃爆的影响指标；
根据层次分析法建立各影响因子的判断矩阵，进而得到电池热失效的影响指标的权重信息；
根据影响指标的权重信息进行加权计算得到电池充电过程中的充电状态评估得分；
需要说明的是，所述充电数据包括电池端电压信息、电池充电电流信息、电池循环次数信息及电池内阻信息一种及两种以上的组合；进一步的，电池在发生漏液或燃烧等情况时，会产生大量的烟雾，因此通过气体探测器获取电池仓内的电芯失效（漏液、燃烧等）特征气体数据，通过所述特征气体数据提取电池失效或燃烧的影响因子，进行数据标准化处理，通过电池充电的电池失效特征气体和烟雾数据根据上述数据处理步骤生成电池充电状态评估得分。
需要说明的是，根据换电仓内充电数据生成矩阵，其中
表示充电数据样本数目，
表示充电数据中影响因子数目，利用主成分分析法计算矩阵
的特征值及特征向量，根据为了确定重要影响因子的数量信息计算方差贡献率，所述方差贡献率计算公式为：
其中，
表示方差贡献率，
表示特征值，
表示特征值项数，
表示充电数据中影响因子数目；
根据所述特征值大小排序获取重要影响因子，根据所述重要影响因子确定电池燃爆的影响指标；
确定电池燃爆的影响指标的层次结构，将影响指标的重要程度两两进行比较，减少其他非必要因素影响所带来的比较困难；构造判断矩阵，并计算该矩阵的最大特征值和特征向量；对判断矩阵的一致性进行检验，并确定各个电池燃爆的影响指标的权重；检验判断矩阵的相对一致性是否小于预设阈值，若小于则表明判断矩阵可行，若大于等于，则判断矩阵没有通过一致性检验，重新构造判断矩阵；根据判断矩阵的特征值及特征向量获取电池燃爆影响指标的权重信息；
电池燃爆影响指标包括正向影响指标和负向影响指标，所述正向影响指标的数值越高则所述影响指标的得分越高，所述负向影响指标的数值越高则所述影响指标的得分越低。
需要说明的是，根据各影响指标的得分预测电池充电过程中燃爆的发生概率，具体为：
其中，
表示所求换电仓内电池燃爆的发生概率，
表示影响指标总数，
表示影响指标项数，
表示电池充电过程监测时长， 
表示第
个影响指标的得分，
表示影响指标权重，
表示第
个影响指标预设相关系数。
需要说明的是，通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，具体为：
根据所述充电状态评估得分评估换电仓内电池充电状态，并根据所述充电状态评估得分进行预警信息等级分级；
预设第一评估得分阈值及第二评估得分阈值，所述第二评估得分阈值大于所述第一评估得分阈值；
若所述充电状态评估得分小于等于第一评估得分阈值，则生成三级预警信息，降低换电仓内电池的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于第一评估得分阈值小于第二评估得分阈值，则生成二级预警信息，切断对应换电仓的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于等于第二评估得分阈值，则生成一级预警信息，预启动水消防系统，对该换电仓进行重点监测，若出现火灾，通过所述水消防系统进行消防灭火；
所述预警信息按照预设方式进行发送，并按照预设方式进行显示。
根据本发明实施例，本发明还包括建立电池充电数据库，将电池的充电数据存储到所述电池充电数据库中，根据预设时间内的充电数据对电池进行健康监测，具体为：
读取换电仓内电池的编码信息，构建电池充电数据库，根据电池的充电数据生成充电曲线，根据所述充电曲线获取充电曲线拐点信息生成电池的健康特征；
将所述健康特征按照时序生成时序数据序列，将所述时序数据序列按照所述编码信息进行命名存入所述电池充电数据库中；
将换电仓内电池的健康特征与所述电池数据库内电池的历史健康特征进行比较生成偏差率，根据所述偏差率大小生成不同等级的电池健康预警信息；
并将换电仓内电池的健康特征与正常电池的健康特征进行对比分析生成偏差率基准值，判断所述偏差率是否大于偏差率基准值，若大于，则生成电池报废预警信息。
需要说明的是，读取电池的编码信息，根据所述编码信息建立检索标签，通过所述检索标签搜索电池充电数据库中对应的时序数据序列，若所述电池充电数据库中不存在该电池的数据序列，则运用所述编码信息建立数据序列，将电池每次充电的充电数据进行聚合分析并进行存储，根据所述充电数据提取电池的健康特征，同时确定电池当前的实际容量。实现了对电池健康状态进行及时准确的判断，从而帮助用户快速准确的了解所使用的电池健康情况，使得用户能够根据电池的健康情况评估是否需要更换电池。
根据本发明实施例，本发明还包括通过水消防系统进行消防灭火后，对目标换电仓进行水位检测及充电环境评估，具体为：
通过水消防系统进行消防灭火后，检测目标换电仓内水位信息，若所述水位信息大于预设水位信息，则通过换电仓内水收集系统进行换电仓积水的二次回收；
同时获取换电仓内的湿度信息，判断所述湿度信息是否处于预设阈值范围内，若不处于，则通过换电仓内风冷系统对换电仓湿度进行调控；
所述水收集系统收集的水资源通过过滤后存于换电柜的水箱中，进行消防灭火的多次利用。
本发明第三方面还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序，所述一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种基于物联网的换电柜安全控制方法的步骤。
本发明公开了一种基于物联网的换电柜安全控制方法、系统及存储介质，包括：获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；获取换电仓内电池充电的充电数据生成电池充电过程中的充电状态评估得分；判断所述充电状态评估得分是否大于预设得分阈值，若大于，则通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息；根据所述预警信息采取相应的安全防控措施，并将所述预警信息按照预设方式进行显示。本发明通过对换电柜内电池充电状态进行监测，实现了换电柜的消防安全智能化管理控制。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于物联网的换电柜安全控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；
获取换电仓内电池充电的充电数据，根据所述充电数据生成换电仓内电池充电过程中的充电状态评估得分；
判断所述充电状态评估得分是否大于预设得分阈值，若大于，则通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息；
根据所述预警信息采取相应的安全防控措施，并将所述预警信息按照预设方式进行显示；
所述的根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控，具体为：
获取电池表面温度信息，根据所述电池表面温度信息生成电池温度分布，预设电池表面温度基准值；
将所述电池表面温度信息与电池表面温度基准值进行比较，若所述电池表明温度信息大于电池表面温度基准值，则将对应区域视为温度异常区域，并将所述温度异常区域在所述电池温度分布上进行标注；
若电池出现温度异常区域，则获取预设时间内温度异常区域的温度变化值，根据所述温度变化值计算电池的温度变化速率；
根据所述温度变化速率预测预设间隔时间后换电仓环境温度信息，得到环境温度预测信息；
通过风冷系统根据所述环境温度预测信息调节换电仓环境温度，使换电仓环境温度信息始终处于预设温度阈值范围内。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的换电柜安全控制方法，其特征在于，所述的调节换电仓环境温度，具体为：
根据所述温度变化速率控制所述风冷系统的运行功率，实时监测换电仓环境温度信息；
根据所述风冷系统的最大运行功率计算预设时间内换电仓环境制冷速率，计算所述换电仓环境温度信息在预设时间内的温度升高速率与所述换电仓环境制冷速率的偏差值；
判断所述偏差值是否大于预设偏差阈值，若大于，则预启动水消防系统，若所述换电仓内出现火灾，则切断换电柜的充电电流，通过所述水消防系统进行消防灭火。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的换电柜安全控制方法，其特征在于，所述的获取换电仓内电池充电的充电数据，根据所述充电数据生成换电仓内电池充电过程中的充电状态评估得分，具体为：
获取充电仓内电池充电时的充电数据，通过所述充电数据提取电池燃爆的影响因子，进行数据标准化处理；
通过主成分分析法进行所述影响因子与电池燃爆的相关性分析，计算所述影响因子的特征值，根据所述特征值大小排序获取重要影响因子，根据所述重要影响因子确定电池燃爆的影响指标；
根据层次分析法建立各影响因子的判断矩阵，进而得到电池热失效的影响指标的权重信息；
根据影响指标的权重信息进行加权计算得到电池充电过程中的充电状态评估得分；
所述充电数据包括电池端电压信息、电池充电电流信息、电池循环次数信息及电池内阻信息一种及两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的换电柜安全控制方法，其特征在于，根据各影响指标的得分预测电池充电过程中燃爆的发生概率，具体为：
其中，
表示所求换电仓内电池燃爆的发生概率，
表示影响指标总数，
表示影响指标项数，
表示电池充电过程监测时长， 
表示第
个影响指标的得分，
表示影响指标权重，
表示第
个影响指标预设相关系数。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的换电柜安全控制方法，其特征在于，通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，具体为：
根据所述充电状态评估得分评估换电仓内电池充电状态，并根据所述充电状态评估得分进行预警信息等级分级；
预设第一评估得分阈值及第二评估得分阈值，所述第二评估得分阈值大于所述第一评估得分阈值；
若所述充电状态评估得分小于等于第一评估得分阈值，则生成三级预警信息，降低换电仓内电池的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于第一评估得分阈值小于第二评估得分阈值，则生成二级预警信息，切断对应换电仓的充电电流，通过风冷系统对电池进行降温；
若所述充电状态评估得分大于等于第二评估得分阈值，则生成一级预警信息，预启动水消防系统，对该换电仓进行重点监测，若出现火灾，通过所述水消防系统进行消防灭火；
所述预警信息按照预设方式进行发送，并按照预设方式进行显示。
6.一种基于物联网的换电柜安全控制系统，其特征在于，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序，所述一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取换电仓内电池充电的电池表面温度信息及换电仓环境温度信息,根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控；
获取换电仓内电池充电的充电数据，根据所述充电数据生成换电仓内电池充电过程中的充电状态评估得分；
判断所述充电状态评估得分是否大于预设得分阈值，若大于，则通过所述充电状态评估得分所落在的阈值区间进行预警等级分析，并生成预警信息；
根据所述预警信息采取相应的安全防控措施，并将所述预警信息按照预设方式进行显示；
所述的根据所述电池表面温度信息获取异常温度区域，根据所述异常温度区域及换电仓环境温度信息进行换电仓环境温度的调控，具体为：
获取电池表面温度信息，根据所述电池表面温度信息生成电池温度分布，预设电池表面温度基准值；
将所述电池表面温度信息与电池表面温度基准值进行比较，若所述电池表明温度信息大于电池表面温度基准值，则将对应区域视为温度异常区域，并将所述温度异常区域在所述电池温度分布上进行标注；
若电池出现温度异常区域，则获取预设时间内温度异常区域的温度变化值，根据所述温度变化值计算电池的温度变化速率；
根据所述温度变化速率预测预设间隔时间后换电仓环境温度信息，得到环境温度预测信息；
通过风冷系统根据所述环境温度预测信息调节换电仓环境温度，使换电仓环境温度信息始终处于预设温度阈值范围内。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的换电柜安全控制系统，其特征在于，所述的获取换电仓内电池充电的充电数据，根据所述充电数据生成换电仓内电池充电过程中的充电状态评估得分，具体为：
获取充电仓内电池充电时的充电数据，通过所述充电数据提取电池燃爆的影响因子，进行数据标准化处理；
通过主成分分析法进行所述影响因子与电池燃爆的相关性分析，计算所述影响因子的特征值，根据所述特征值大小排序获取重要影响因子，根据所述重要影响因子确定电池燃爆的影响指标；
根据层次分析法建立各影响因子的判断矩阵，进而得到电池热失效的影响指标的权重信息；
根据影响指标的权重信息计算各影响指标得分，通过各影响指标的得分进行均值计算获取换电仓电池充电过程中各影响指标的得分均值；
所述充电数据包括电池端电压信息、电池充电电流信息、电池循环次数信息及电池内阻信息一种及两种以上的组合。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中包括一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序，所述一种基于物联网的换电柜安全控制方法程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的一种基于物联网的换电柜安全控制方法的步骤。
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