CN114578241A - 一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，包括数据采集模块和分析处理模块；其中数据采集模块包含无线传感器网络，通过无线传感器网络的方式采集并传输蓄电池的监测数据；其中无线传感器网络中包含多个采集节点和一个网关节点，采集节点用于采集蓄电池监测数据，并将采集到的蓄电池监测数据实时传输到网关节点，网关节点用于将接收到的蓄电池监测数据传输到分析处理模块；分析处理模块用于根据接收到的蓄电池监测数据进行监测，得到蓄电池监测结果。本发明有助于针对各蓄电池的状态进行独立、实时的监测，有助于提高蓄电池状态监测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池在线监测技术领域，特别是一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统。
背景技术
蓄电池作为电源系统停电时的备用电源，不论是在电力变电站、通信机房还是移动基站，又或是不间断电源(UPS)中应用极为广泛，蓄电池运行的可靠性和安全性随着信息社会对通信系统供电安全性和通讯可靠性的要求越来越高，尽管蓄电池的技术已有效提高，但人们仍被蓄电池的可靠性问题所困扰。
现有技术中，也有一些蓄电池监控系统，能够对蓄电池的运行状态进行监测。但是现有技术的蓄电池监测系统，通常只是针对整个蓄电池组来进行综合的监测，无法具体到每个单体电池的具体参数，当蓄电池组中的某个蓄电池单元发生故障时，则仅能够通过整体监测结果来反馈，但无法具体得知是哪个蓄电池单元出现故障，造成了蓄电池监测系统的适应性不足。
为此，为了满足针对蓄电池运行状态的准确和实时监测的需求，提出一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统亟具需要。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，包括数据采集模块和分析处理模块；其中
数据采集模块包含无线传感器网络，通过无线传感器网络的方式采集并传输蓄电池的监测数据；其中无线传感器网络中包含多个采集节点和一个网关节点，采集节点用于采集蓄电池监测数据，并将采集到的蓄电池监测数据实时传输到网关节点，网关节点用于将接收到的蓄电池监测数据传输到分析处理模块；
分析处理模块用于根据接收到的蓄电池监测数据进行监测，得到蓄电池监测结果。
优选的，无线传感器网络中的采集节点包括温度传感器节点、电压传感器节点、电压传感器节点和内阻传感器节点等，用于分别采集蓄电池的温度数据、电压数据、电流数据和内阻数据。
优选的，一单元的蓄电池上设置有一组采集节点，其中一单元蓄电池为蓄电池组中的一个或多个蓄电池组成的蓄电池单元；一组采集节点中包含有温度传感器节点、电压传感器节点、电压传感器节点和内阻传感器节点等中的一个或多个。
优选的，采集节点在采集到监测数据后，基于无线物联网的传输方式，将监测数据通过直接或间接传输至网关节点。
优选的，采集节点将监测数据通过直接或间接传输至网关节点，包括，
采集节点检测网关节点是否在自身设定的直接通信范围内，如果检测到网关节点在自身的直接通信范围内，则通过直接传输的方式将采集到的监测数据传输到网关节点；
如果检测到网关节点不在自身的直接通信范围内时，则采集节点通过多跳传输的方式将采集到的监测数据传输到下一跳节点，通过下一跳节点将监测数据传输到网关节点。
优选的，采集节点通过多跳传输的方式将采集到的监测数据传输到下一跳节点，包括：
采集节点接收由自身邻域通信范围内的邻居采集节点广播的邻居采集节点的性能优势等级，并根据接收到的邻居节点的性能优势等级与自身的性能优势等级进行比较，如果存在邻居节点的性能优势等级大于自身的性能优势等级，则从邻居节点中，选择性能优势等级最大的邻居节点作为下一跳节点；如果邻居节点的性能优势等级均小于自身的性能优势等级，则从邻居节点中，从距离网关节点更近的邻居采集节点中随机选择一个邻居采集节点作为下一跳节点。
优选的，分析处理模块包括，将接收到的监测数据与监测数据对应的标准区间进行比对，如果监测数据超出了设定的标准区间，则生成异常警报信息，并将异常警报信息传输到管理终端。
本发明的有益效果为：提出了一种基于物联网技术对蓄电池进行在线监测的系统，其中数据采集模块能够基于无线传感器网络中的采集节点对具体的蓄电池状态进行实时的监测，同时，不同蓄电池单元上的采集节点采集到的数据汇聚到统一的网关节点中，由网关节点将数据统一传输到分析处理模块进行统一的分析处理，能够有助于针对各蓄电池的状态进行独立、实时的监测，有助于提高蓄电池状态监测的准确性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统的示例性实施例框架结构图。
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1实施例所示一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，包括数据采集模块和分析处理模块；其中
数据采集模块包含无线传感器网络，通过无线传感器网络的方式采集并传输蓄电池的监测数据；其中无线传感器网络中包含多个采集节点和一个网关节点，采集节点用于采集蓄电池监测数据，并将采集到的蓄电池监测数据实时传输到网关节点，网关节点用于将接收到的蓄电池监测数据传输到分析处理模块；
分析处理模块用于根据接收到的蓄电池监测数据进行监测，得到蓄电池监测结果。
上述实施方式中，提出了一种基于物联网技术对蓄电池进行在线监测的系统，其中数据采集模块能够基于无线传感器网络中的采集节点对具体的蓄电池状态进行实时的监测，同时，不同蓄电池单元上的采集节点采集到的数据汇聚到统一的网关节点中，由网关节点将数据统一传输到分析处理模块进行统一的分析处理，能够有助于针对各蓄电池的状态进行独立、实时的监测，有助于提高蓄电池状态监测的准确性。
优选的，无线传感器网络中的采集节点包括温度传感器节点、电压传感器节点、电压传感器节点和内阻传感器节点等，用于分别采集蓄电池的温度数据、电压数据、电流数据和内阻数据。
其中，为满足蓄电池监测的需求，采集节点可以是用于采集蓄电池不同状态数据的功能传感器节点，通过采集节点全面采集蓄电池的状态数据。
优选的，一单元的蓄电池上设置有一组采集节点，其中一单元蓄电池为蓄电池组中的一个或多个蓄电池组成的蓄电池单元；一组采集节点中包含有温度传感器节点、电压传感器节点、电压传感器节点和内阻传感器节点等中的一个或多个。
一种场景中，蓄电池组中的每个蓄电池均设置有温度传感器节点、电压传感器节点、电压传感器节点和内阻传感器节点等采集节点来独立采集蓄电池的监测数据，能够满足蓄电池独立监测的需求。
优选的，采集节点在采集到监测数据后，基于无线物联网的传输方式，将监测数据通过直接或间接传输至网关节点。
针对由多个蓄电池组成的蓄电池组，如果每个蓄电池中均设置多个采集节点，则针对大规模的蓄电池组上会设置有大量的采集节点，因此，采集节点之间通过无线物联网的数据传输方式，将监测数据通过直接或间接的方式直接传输到网关节点，能够有助于降低采集节点在数据传输的整体消耗，提高数据传输的性能。
优选的，采集节点将监测数据通过直接或间接传输至网关节点，包括，
采集节点检测网关节点是否在自身设定的直接通信范围内，如果检测到网关节点在自身的直接通信范围内，则通过直接传输的方式将采集到的监测数据传输到网关节点；
如果检测到网关节点不在自身的直接通信范围内时，则采集节点通过多跳传输的方式将采集到的监测数据传输到下一跳节点，通过下一跳节点将监测数据传输到网关节点。
其中网关节点能够根据实际的情况设置在蓄电池组周围或者蓄电池组中，完成数据的汇集和传输。而采集节点根据自身与网关节点之间的距离，能够自适应地选择直接传输或者多跳协助传输的方式将监测数据传输到采集节点，有助于降低无线传感器网络数据传输的消耗，智能化水平高。
优选的，采集节点通过多跳传输的方式将采集到的监测数据传输到下一跳节点，包括：
采集节点接收由自身邻域通信范围内的邻居采集节点广播的邻居采集节点的性能优势等级，并根据接收到的邻居节点的性能优势等级与自身的性能优势等级进行比较，如果存在邻居节点的性能优势等级大于自身的性能优势等级，则从邻居节点中，选择性能优势等级最大的邻居节点作为下一跳节点；如果邻居节点的性能优势等级均小于自身的性能优势等级，则从邻居节点中，从距离网关节点更近的邻居采集节点中随机选择一个邻居采集节点作为下一跳节点。
优选的，采集节点的性能优势等级由以下函数计算所得：
其中，Y(n)表示采集节点n的性能优势等级，Mn表示采集节点n自身邻域通信范围内的邻居采集节点的总数量，R(tar,n)表示采集节点n与网关节点tar之间的距离；
表示采集节点n与自身邻域通信范围内的邻居采集节点i之间的距离，其中i＝1,2,3,…Mn；
表示采集节点n自身邻域通信范围内的邻居采集节点距离网关节点之间的距离平均值；E(n)表示采集节点n的剩余能量，ET表示设定的剩余能量临界值，
表示采集节点n自身邻域通信范围内的邻居采集节点的剩余能量平均值。
其中，采集节点进行多跳传输的时候，提出了一种基于性能优势等级来判断下一跳节点的技术方案，通过每个采集节点根据字舍你的情况和邻居采集节点的情况计算自身的性能优势等级，并将性能优势等级广播至其他采集节点；通过性能优势等级来进行判断选择下一跳节点，能够在多跳传输的过程中，选择整体性能最佳的数据传输路径，进一步提高了无线传感器网络数据传输的性能。
优选的，分析处理模块包括，将接收到的监测数据与监测数据对应的标准区间进行比对，如果监测数据超出了设定的标准区间，则生成异常警报信息，并将异常警报信息传输到管理终端。
其中，分析处理模块可以实现最基本的监测数据监测功能，即将监测数据与预先根据蓄电池组参数设定的标准区间进行比较，如果监测数据超出了标准区间的范围(例如监测到的温度数据超过了设定的标准温度、蓄电池的电流数据大于设定标准电流值、蓄电池的电压数据小于设定的最低电压标准区间值等)，则判断该蓄电池出现异常状况，由分析处理模块生成相应的异常警报信息并传输到管理终端，通知管理人员。
其中分析处理模块能够基于本地智能设备(如服务器、电脑等)或者远程设备(如云计算平台等)进行搭建，还能够根据实际情况扩展设置进一步的基于监测数据对蓄电池状态进行分析的功能模块，扩展性强。
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，其特征在于，包括数据采集模块和分析处理模块；其中
数据采集模块包含无线传感器网络，通过无线传感器网络的方式采集并传输蓄电池的监测数据；其中无线传感器网络中包含多个采集节点和一个网关节点，采集节点用于采集蓄电池监测数据，并将采集到的蓄电池监测数据实时传输到网关节点，网关节点用于将接收到的蓄电池监测数据传输到分析处理模块；
分析处理模块用于根据接收到的蓄电池监测数据进行监测，得到蓄电池监测结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，其特征在于，无线传感器网络中的采集节点包括温度传感器节点、电压传感器节点、电压传感器节点和内阻传感器节点等，用于分别采集蓄电池的温度数据、电压数据、电流数据和内阻数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，其特征在于，一单元的蓄电池上设置有一组采集节点，其中一单元蓄电池为蓄电池组中的一个或多个蓄电池组成的蓄电池单元；一组采集节点中包含有温度传感器节点、电压传感器节点、电压传感器节点和内阻传感器节点等中的一个或多个。
4.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，其特征在于，采集节点在采集到监测数据后，基于无线物联网的传输方式，将监测数据通过直接或间接传输至网关节点。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，其特征在于，采集节点将监测数据通过直接或间接传输至网关节点，包括，
采集节点检测网关节点是否在自身设定的直接通信范围内，如果检测到网关节点在自身的直接通信范围内，则通过直接传输的方式将采集到的监测数据传输到网关节点；
如果检测到网关节点不在自身的直接通信范围内时，则采集节点通过多跳传输的方式将采集到的监测数据传输到下一跳节点，通过下一跳节点将监测数据传输到网关节点。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，其特征在于，采集节点通过多跳传输的方式将采集到的监测数据传输到下一跳节点，包括：
采集节点接收由自身邻域通信范围内的邻居采集节点广播的邻居采集节点的性能优势等级，并根据接收到的邻居节点的性能优势等级与自身的性能优势等级进行比较，如果存在邻居节点的性能优势等级大于自身的性能优势等级，则从邻居节点中，选择性能优势等级最大的邻居节点作为下一跳节点；如果邻居节点的性能优势等级均小于自身的性能优势等级，则从邻居节点中，从距离网关节点更近的邻居采集节点中随机选择一个邻居采集节点作为下一跳节点。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，其特征在于，采集节点的性能优势等级由以下函数计算所得：
其中，Y(n)表示采集节点n的性能优势等级，Mn表示采集节点n自身邻域通信范围内的邻居采集节点的总数量，R(tar,n)表示采集节点n与网关节点tar之间的距离；
表示采集节点n与自身邻域通信范围内的邻居采集节点i之间的距离，其中i＝1,2,3,…Mn；
表示采集节点n自身邻域通信范围内的邻居采集节点距离网关节点之间的距离平均值；E(n)表示采集节点n的剩余能量，ET表示设定的剩余能量临界值，
表示采集节点n自身邻域通信范围内的邻居采集节点的剩余能量平均值。
8.根据权利要求3所述的一种基于物联网技术的蓄电池在线监测系统，其特征在于，分析处理模块包括，将接收到的监测数据与监测数据对应的标准区间进行比对，如果监测数据超出了设定的标准区间，则生成异常警报信息，并将异常警报信息传输到管理终端。
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| CN115860684A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-03-28 | 上海裕隆医学检验所股份有限公司 | 一种基于数字孪生的管理系统 |
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