CN116169777B - 一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统 - Google Patents

一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统。包括：边缘服务器，所述边缘服务器有若干个，每一边缘服务器用于每隔设定时间采集获取电池堆运行数据；中央服务器，用于对电池堆运行数据进行处理获取若干可视化图像；交互服务器，所述交互服务器用于建立交互操作来控制主页面与副页面、主页面与隐藏页面、以及副页面与隐藏页面之间切换；显示终端，所述显示终端用于显示主页面、副页面以及隐藏页面，以及通过执行交互操作来对显示主页面、副页面以及隐藏页面进行切换，显示终端执行交互操作来调用边缘服务器中的电池堆数据。解决了现有技术中铅碳储能电池数量多以及分布范围广导致数据交互及可视化不方便的技术问题。

Description

一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统
技术领域
本发明涉及储能电池数据可视化技术领域，具体是一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统。
背景技术
铅炭电池是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出来，它是在铅酸电池的负极中加入了活性碳，以解决传统铅酸电池循环寿命较短的问题，能够显著提高铅酸电池的寿命。铅炭电池是铅酸蓄电池领域最先进的技术，也是国际新能源储能行业的发展重点，具有非常广阔的应用前景。储能电池技术是制约新能源储能产业发展的关键技术之一。铅炭电池、锂离子电池和液流电池是新能源储能电池的三大发展方向。
现有技术中常常在风电侧、光伏发电侧等设置铅碳储能电池系统来进行调峰，现有技术是将多个电池包组合形成电池簇，然后将多个电池簇集合形成电池堆来作为一个铅碳储能电池系统；其中每个电池堆内若干电池包均为型号一致的铅碳电池；在一个区域内通常设置有多个铅碳储能电池系统，铅碳储能电池系统将其运行数据上传至管理系统，管理人员通过由管理系统来对区域电池堆运行数据进行维护，但是随着分布式能源的发展，涉及的区域范围越来越大，铅碳储能电池系统数量多且型号复杂，给数据交互以及可视化带来挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，解决了现有技术中铅碳储能电池数量多以及分布范围广导致数据交互及可视化不方便的技术问题。
本发明提供，一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，包括：
边缘服务器，所述边缘服务器有若干个，每一边缘服务器均对应一个电池堆，边缘服务器用于每隔设定时间采集获取电池堆运行数据；
中央服务器，所述中央服务器包括：
数据处理模块，所述数据处理模块用于将每一边缘服务器上传的电池堆运行数据划分为统一数据和特征数据，并进行标准化处理获取统一数据集和特征数据集；
数据分析模块，数据分析模块用于对统一数据集和特征数据集内的数据进行分析处理；其中统一数据集内数据包括主数据部分和副数据部分；
可视化模块，所述可视化模块将主数据部分转化为可视化图像来应用于主页面，所述可视化模块将副数据部分转化为可视化图像来应用于副页面；可视化模块还可将特征数据集内的数据转化为可视化图像应用于对应电池堆的隐藏页面；
交互服务器，所述交互服务器用于建立交互操作来控制主页面与副页面、主页面与隐藏页面、以及副页面与隐藏页面之间切换；所述交互服务器还用于建立交互操作来调用边缘服务器的电池堆数据；
显示终端，所述显示终端用于显示主页面、副页面以及隐藏页面，以及通过执行交互操作来对显示主页面、副页面以及隐藏页面进行切换，显示终端还执行交互操作来调用边缘服务器中的电池堆数据。
进一步地，若干所述边缘服务器均包括：
数据采集模块，所述数据采集模块有若干个，每个数据采集模块对应电池堆的一个电池簇，每个电池簇包括若干个电池包，每个数据采集模块每隔设定周期采集其对应电池簇的每个电池包运行数据；
边缘处理模块，边缘处理模块每隔设定时间对所有数据采集模块的电池包运行数据进行校验，并对异常数据进行标记；
边缘存储模块，边缘存储模块用于存储校验后的电池包运行数据以供调用。
进一步地，每个数据采集模块均设置有NB-LOT通信单元，用于将电池包运行数据传送至边缘处理模块，且每一NB-LOT通信单元对应电池簇每一电池包轮流对NB-LOT通信单元进行供电。
进一步地，属于同一电池堆对应的若干数据采集模块中，任一数据采集模块均可通过蓝牙设备与其他数据采集模块通信连接，并获取其对应电池簇的电池包运行数据。
进一步地，所述主页面包括：
基于每一电池堆所在位置建立地图场景，所述地图场景通过对应交互动作控制放大或缩小；地图场景缩小时显示电池堆运行指示灯图标以及对应编号，当电池堆运行数据异常时，运行指示灯图标显示红色；当电池堆运行数据正常时，运行指示灯图标显示绿色；地图场进行放大时，显示所有电池堆的主部分数据对应的可视化图像，以及电池堆对应副页面图标和隐藏页面图标，并可通过交互动作进行调用。
进一步地，所述副页面包括：
基于电池堆中每一电池簇和电池包位置建立电池堆结构场景，所述电池堆结构场景通过对应交互动作放大或缩小；电池堆结构场景缩小时，显示每一电池簇的运行指示灯图标以及对应编号，当电池簇运行数据异常时，运行指示灯显示红色；当电池簇运行数据正常时，运行指示灯显示绿色；
电池堆结构场景放大时，显示所有主部分数据和副部分数据对应的可视化图像，以及隐藏页面图标来调用隐藏页面。
进一步地，所述隐藏页面包括：
基于电池包结构建立的电池包场景，所述电池包场景内设置有多个特征图标，通过交互动作选择一特征图标后，数据分析模块对特征数据集中的特征数据进行分析处理，并通过可视化模块转化为可视化图像来在电池包场景中展示。
进一步地，所述可视化图像包括表格、图形以及动图。
有益效果：
通过设置在边缘侧的边缘服务器采集对应的电池堆运行数据，并将其上传至中央服务器，数据处理模块将每一电池堆运行数据划分为统一数据和特征数据，数据分析模块对统一数据和特征数据进行分析处理，其中统一数据又划分为主数据部分和副数据部分，可视化模块分别对主数据、副数据以及特征数据进行转化并生成对应的可视化图像，来在不同的页面进行展示，交互模块通过设置对应的交互动作来控制不同页面之间进行切换，从而方便不同型号的铅碳电池储能系统数据交互以及可视化。解决了现有技术中铅碳储能电池数量多以及分布范围广导致数据交互及可视化不方便的技术问题。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，包括：
边缘服务器，所述边缘服务器有若干个，每一边缘服务器均对应一个电池堆，边缘服务器用于每隔设定时间采集获取电池堆运行数据；
中央服务器，所述中央服务器包括：
数据处理模块，所述数据处理模块用于将每一边缘服务器上传的电池堆运行数据划分为统一数据和特征数据，并进行标准化处理获取统一数据集和特征数据集；
数据分析模块，数据分析模块用于对统一数据集和特征数据集内的数据进行分析处理；其中统一数据集内数据包括主数据部分和副数据部分；
可视化模块，所述可视化模块将主数据部分转化为可视化图像来应用于主页面，所述可视化模块将副数据部分转化为可视化图像来应用于副页面；可视化模块还可将特征数据集内的数据转化为可视化图像应用于对应电池堆的隐藏页面；
交互服务器，所述交互服务器用于建立交互操作来控制主页面与副页面、主页面与隐藏页面、以及副页面与隐藏页面之间切换；所述交互服务器还用于建立交互操作来调用边缘服务器的电池堆数据；
显示终端，所述显示终端用于显示主页面、副页面以及隐藏页面，以及通过执行交互操作来对显示主页面、副页面以及隐藏页面进行切换，显示终端还执行交互操作来调用边缘服务器中的电池堆数据。
本实施例的具体实施过程，包括：
不同厂家或不同型号的电池堆，或是由于技术迭代导致各电池堆运行时采集的电池堆运行数据种类以及数量有差别；不过对于一些基础数据来说是所有型号电池堆以及不管技术如何迭代均需要采集的，比如电池电压、电流以及充电次数等，本实施例中将这类数据归纳为统一数据；对于统一数据，其中选取最能够代表电池使用情况且显而易见的数据作为主数据部分，而其他的数据则作为副数据部分；
而不同型号的电池堆对应有一些与其他型号电池堆的不同的数据，比如电池包的内部结构；本实施例中将这类数据归纳为特征数据；需要时技术人员能够通过特征数据来获取该电池堆的运行情况。
可视化模块将统一数据和特征数据转化为可视化图像，以使其应用于主页面、副页面以及隐藏页面中，来展示电池堆运行数据使其便于监查。
交互模块建立交互动作使得用户在显示终端能够通过交互动作来切换各页面以及调用，使得交互更加方便，所述交互动作包括悬停、单击、双击以及滚轮。
其中数据处理模块将每一电池堆数据进行标准化处理，包括不同计量单位之间的换算、数据的格式。
本发明通过设置在边缘侧的边缘服务器采集对应的电池堆运行数据，并将其上传至中央服务器，数据处理模块将每一电池堆运行数据划分为统一数据和特征数据，数据分析模块对统一数据和特征数据进行分析处理，其中统一数据又划分为主数据部分和副数据部分，可视化模块分别对主数据、副数据以及特征数据进行转化并生成对应的可视化图像，来在不同的页面进行展示，交互模块通过设置对应的交互动作来控制不同页面之间进行切换，从而方便不同型号的铅碳电池储能系统数据交互以及可视化。解决了现有技术中铅碳储能电池数量多以及分布范围广导致数据交互及可视化不方便的技术问题。
本发明的另一实施例，若干所述边缘服务器均包括：
数据采集模块，所述数据采集模块有若干个，每个数据采集模块对应电池堆的一个电池簇，每个电池簇包括若干个电池包，每个数据采集模块每隔设定周期采集其对应电池簇的每个电池包运行数据；
边缘处理模块，边缘处理模块每隔设定时间对所有数据采集模块的电池包运行数据进行校验，并对异常数据进行标记；
边缘存储模块，边缘存储模块用于存储校验后的电池包运行数据以供调用。
本实施例的具体实施过程包括：
若干数据采集模块与若干电池簇一一对应设置，每一数据采集模块相隔设定周期采集对应电池簇内所有的电池包的运行数据，并将电池包的运行数据发送至边缘处理模块，边缘处理模块将同一时间采集的若干份数据进行校验，包括：
查询数据缺失项并标记，标记超出对应设定阈值的所有数据项；当数据采集模块未能及时上传电池包运行数据时，标记该电池簇所有数据项缺失。
边缘存储模块用于存储对应电池堆运行数据，交互模块建立交互动作实现显示终端直接调用边缘存储模块中存储的电池堆运行数据。
本发明的另一实施例，每个数据采集模块均设置有NB-LOT通信单元，用于将电池包运行数据传送至边缘处理模块，且每一NB-LOT通信单元对应电池簇每一电池包轮流对NB-LOT通信单元进行供电。
本发明的具体实施过程包括：
NB-LOT技术即窄带物联网，NB-IoT构建于蜂窝网络，是IoT领域基于蜂窝的窄带物联网的一种新兴技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫做低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT只消耗大约180KHz的频段，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络支持待机时间短、对网络连接要求较高设备的高效连接。其主要特点是覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点。NB-IOT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式。
NB-LOT通信单元与对应电池簇内每个电池包均电连接，且每次只通过一个电池包进行供电；NB-LOT通信单元每隔设定周期切换一个电池包进行供电，当所供电的电池包失电、欠压时，切换电池包供电，并进行上报至边缘处理模块。
本发明的另一实施例，属于同一电池堆对应的若干数据采集模块中，任一数据采集模块均可通过蓝牙设备与其他数据采集模块通信连接，并获取其对应电池簇的电池包运行数据。
本实施例的具体实施过程，包括：
数据采集模块中还设置有蓝牙设备，当一数据采集模块的NB-LOT通信单元失效时，暂存未发出的电池包运行数据，同时该数据采集模块自动唤醒蓝牙设备；边缘处理模块识别该数据采集模块运行数据缺失时，根据对应数据采集模块的位置，唤醒剩余数据采集模块中相邻位置数据采集模块的蓝牙设备，当两数据采集模块的蓝牙设备通信连接后，NB-LOT通信单元失效的数据采集模块将暂存的电池包运行数据发送至蓝牙连接的数据采集模块，并通过该数据采集模块的NB-LOT通信单元将电池包运行数据发送至边缘处理模块。
需要说明的是，本实施例中所有的电池簇对应的电池包运行数据均标记有对应电池簇标记，每一电池包数据均包括对应的电池包标记。
本发明的另一实施例，所述主页面包括：
基于每一电池堆所在位置建立地图场景，所述地图场景通过对应交互动作控制放大或缩小；地图场景缩小时显示电池堆运行指示灯图标以及对应编号，当电池堆运行数据异常时，运行指示灯图标显示红色；当电池堆运行数据正常时，运行指示灯图标显示绿色；地图场进行放大时，显示所有电池堆的主部分数据对应的可视化图像，以及电池堆对应副页面图标和隐藏页面图标，并可通过交互动作进行调用。
本实施例的具体实施过程，包括：
所述地图场景包括所有电池堆位置对应的行政区域地图，地图场景通过鼠标滚轮的交互动作进行放大或者缩小，根据地图场景所涵盖的范围对应显示电池堆的可视化图像，地图场景涵盖的范围越大时，包括的电池堆数量越多，其单个电池堆的可视化图像显示得越少；地图场景涵盖的范围越小时，其单个电视堆的可视化图像显示得越多；
本实施例中，地图场景缩小时显示电池堆运行指示灯图标以及对应编号，当电池堆运行数据异常时，运行指示灯图标显示红色；当电池堆运行数据正常时，运行指示灯图标显示绿色；地图场进行放大时，显示所有电池堆的主部分数据对应的可视化图像，以及电池堆对应副页面图标和隐藏页面图标，并可通过交互动作进行调用。
本发明的另一实施例，所述副页面包括：
基于电池堆中每一电池簇和电池包位置建立电池堆结构场景，所述电池堆结构场景通过对应交互动作放大或缩小；电池堆结构场景缩小时，显示每一电池簇的运行指示灯图标以及对应编号，当电池簇运行数据异常时，运行指示灯显示红色；当电池簇运行数据正常时，运行指示灯显示绿色；
电池堆结构场景放大时，显示所有主部分数据和副部分数据对应的可视化图像，以及隐藏页面图标来调用隐藏页面。
本实施例的具体实施过程，包括：
根据电池堆中每一电池簇和电池包位置建立电池堆结构场景能够帮助管理人员快速了解电池堆的结构，以及快速查询对应电池簇以及电池包的运行状态和运行数据。
本发明的另一实施例，所述隐藏页面包括：
基于电池包结构建立的电池包场景，所述电池包场景内设置有多个特征图标，通过交互动作选择一特征图标后，数据分析模块对特征数据集中的特征数据进行分析处理，并通过可视化模块转化为可视化图像来在电池包场景中展示。
本实施例的具体实施过程，包括：
本实施例中，所述交互动作包括双击特征图标，数据分析模块再对特征数据进行分析处理并经由可视化模块转化为可视化图像来展示，因为并不是所有的特征数据均需要实时处理成可视化图像，如果每一电池堆的特征数据均需要实时进行处理分析并转化，则会导数据分析模块工作量过大，且无十分必要；通过电池包结构建立电池包场景，能够帮助管理人员快速了解电池包的结构以及查询特征数据。
本发明的另一实施例，所述可视化图像包括表格、图形以及动图。
本实施例的具体实施过程包括：
首先建立图表附件，所述图表附件包括表格、图形以及动图的对应的种类和对应需要的数据。数据分析模块根据图表附件分析数据，可视化模块根据图表附件生成对应的表格、图形以及动图。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，其特征在于：包括：
边缘服务器，所述边缘服务器有若干个，每一边缘服务器均对应一个电池堆，边缘服务器用于每隔设定时间采集获取电池堆运行数据；
中央服务器，所述中央服务器包括：
数据处理模块，所述数据处理模块用于将每一边缘服务器上传的电池堆运行数据划分为统一数据和特征数据，并进行标准化处理获取统一数据集和特征数据集；
数据分析模块，数据分析模块用于对统一数据集和特征数据集内的数据进行分析处理；其中统一数据集内数据包括主数据部分和副数据部分；
可视化模块，所述可视化模块将主数据部分转化为可视化图像来应用于主页面，所述可视化模块将副数据部分转化为可视化图像来应用于副页面；可视化模块还可将特征数据集内的数据转化为可视化图像应用于对应电池堆的隐藏页面；
交互服务器，所述交互服务器用于建立交互操作来控制主页面与副页面、主页面与隐藏页面、以及副页面与隐藏页面之间切换；所述交互服务器还用于建立交互操作来调用边缘服务器的电池堆数据；
显示终端，所述显示终端用于显示主页面、副页面以及隐藏页面，以及通过执行交互操作来对显示主页面、副页面以及隐藏页面进行切换，显示终端还执行交互操作来调用边缘服务器中的电池堆数据。
2.如权利要求1所述的一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，其特征在于：若干所述边缘服务器均包括：
数据采集模块，所述数据采集模块有若干个，每个数据采集模块对应电池堆的一个电池簇，每个电池簇包括若干个电池包，每个数据采集模块每隔设定周期采集其对应电池簇的每个电池包运行数据；
边缘处理模块，边缘处理模块每隔设定时间对所有数据采集模块的电池包运行数据进行校验，并对异常数据进行标记；
边缘存储模块，边缘存储模块用于存储校验后的电池包运行数据以供调用。
3.如权利要求2所述的一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，其特征在于：每个数据采集模块均设置有NB-IOT通信单元，用于将电池包运行数据传送至边缘处理模块，且每一NB-IOT通信单元对应电池簇每一电池包轮流对NB-IOT通信单元进行供电。
4.如权利要求3所述的一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，其特征在于：属于同一电池堆对应的若干数据采集模块中，任一数据采集模块均可通过蓝牙设备与其他数据采集模块通信连接，并获取其对应电池簇的电池包运行数据。
5.如权利要求1所述的一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，其特征在于：所述主页面包括：
基于每一电池堆所在位置建立地图场景，所述地图场景通过对应交互动作控制放大或缩小；地图场景缩小时显示电池堆运行指示灯图标以及对应编号，当电池堆运行数据异常时，运行指示灯图标显示红色；当电池堆运行数据正常时，运行指示灯图标显示绿色；地图场进行放大时，显示所有电池堆的主部分数据对应的可视化图像，以及电池堆对应副页面图标和隐藏页面图标，并可通过交互动作进行调用。
6.如权利要求5所述的一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，其特征在于：所述副页面包括：
基于电池堆中每一电池簇和电池包位置建立电池堆结构场景，所述电池堆结构场景通过对应交互动作放大或缩小；电池堆结构场景缩小时，显示每一电池簇的运行指示灯图标以及对应编号，当电池簇运行数据异常时，运行指示灯显示红色；当电池簇运行数据正常时，运行指示灯显示绿色；
电池堆结构场景放大时，显示所有主部分数据和副部分数据对应的可视化图像，以及隐藏页面图标来调用隐藏页面。
7.如权利要求6所述的一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，其特征在于：所述隐藏页面包括：
基于电池包结构建立的电池包场景，所述电池包场景内设置有多个特征图标，通过交互动作选择一特征图标后，数据分析模块对特征数据集中的特征数据进行分析处理，并通过可视化模块转化为可视化图像来在电池包场景中展示。
8.如权利要求1所述的一种用于铅碳储能电池系统的数据交互及可视化系统，其特征在于：所述可视化图像包括表格、图形以及动图。
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