本实用新型涉及铅酸蓄电池修复领域，特别是一种基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统。
背景技术：
：目前，各电力、金融、通信、轨道交通、数据中心等企业为了应对电网突然停电造成的事故和损失，都会在控制调度中心或通信基站配备后备电源供电系统，其核心部件主要是阀控式铅酸蓄电池组，阀控式铅酸蓄电池组由于采用了agm材料和贫液设计，在充电过程中，由正极生成的氧能与负极活性物质迅速反应还原成水，因此，正常情况下，电池电液不会损失，不用添加蒸溜水，同时抑制了氢气的析出，所以电池可以做成密闭的结构。阀控电池在使用中具有突出优势的同时，也带来先天的不足，比如：由于电池出厂前的设计、工装设备、质量控制，以及使用后的浮充电压、环境温度等因素影响，长期使用后蓄电池不同程度的硫化，导致整组电池出现电压差不均衡，单体电池落后等情况。这样将给安全生产带来极大的隐患，出现电网故障时需电池供电时电池放不出电，甚至热失控以致失火的恶性事故。因此，实时掌握蓄电池组单只电池的健康状态，并对硫化电池进行在线除硫修复，对于后备电源使用行业就有了重要的意义。目前，在对后备电源蓄电池的精细化管理上并没有更好的办法，大多数都是人工定期用万用表测量，有少数企业也使用巡检仪(一般用rs485传输数据)进行自动检测。这两种方法都存在一定的局限性，前者会耗费大量的人力物力，后者则存在测量数据不易上传(例如通信基站，一般分布广距离远，rs485传输数据困难)以致起不到应有的作用。此外上述两种方法都不能解决一个根本问题，即造成蓄电池劣化的客观因素(如电池组电池的不一致性、环境温度、用电环境等)依然存在，因而这些手段最好的效果也不过是提前发现失效电池并将其替换下来。技术实现要素：本实用新型目的是提供一种基于物联网、云平台的后备电源铅酸蓄电池组维护远程监测及在线修复系统，取代传统粗放式的后备电源维护方法。通过本远程监测及在线修复系统，可极大地减轻后备电源维护的工作量，加强后备电源的精细化管理，提高系统供电可靠性。本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，包括分布在各铅酸蓄电池组处的电池状态监测装置和电池在线修复装置；还包括利用物联网与云平台联系的数传模块，所述的数传模块利用有线或者无线通信方式与所述的电池状态监测装置和电池在线修复装置通信，将电池状态监测装置采集的铅酸蓄电池状态参数上传给云平台，并从云平台接受命令控制电池在线修复装置对铅酸蓄电池进行在线修复。本实用新型集成了在线除硫技术，通过谐振脉冲扰动防止与消除电池形成的硫酸铅结晶,达到恢复电池容量延长电池寿命的目的。进一步的，上述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统中：所述的数传模块与电池状态监测装置和电池在线修复装置之间的有线或无线通信装置包括zigbee无线通信方式、rs485串口通信装置以及有线或者无线的局域网通信。进一步的，上述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统中：所述的电池状态监测装置包括电压采集单元、温度采集单元和电池内阻测试单元；所述的电池在线修复装置包括谐振脉冲修复单元。进一步的，上述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统中：所述的谐振脉冲修复单元包括产生pwm信号的装置，对pwm信号进行整形的驱动器、保护电阻r1、限流电阻r2、第一开关mosfet管t1、第一储能电感l1、第二储能电感l2、储能电容c1、整流二极管d1；所述的产生pwm信号的装置输出的pwm信号经过驱动器整形放大以后接所述的第一开关mosfet管t1的g极并利用保护电阻r1接地，第一开关mosfet管t1的d极依次经第二储能电感l2、第一储能电感l1、限流电阻r2接铅酸蓄电池的阳极，在第一开关mosfet管t1的d极与铅酸蓄电池的阳极设置所述的整流二极管d1，d1的p极接第一开关mosfet管t1的d极；第一开关mosfet管t1的s极接地；储能电容c1为电解电容，它的阳极接第二储能电感l2、第一储能电感l1相连的耦合点，阴极接地。进一步的，上述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统中：所述的产生pwm信号的装置输出的pwm信号的频率为8400、占比是50％。进一步的，上述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统中：所述的电压采集单元包括第一跟随器u4、第二跟随器u5和差分放大器，所述的第一跟随器u4、第二跟随器u5的输入端分别接铅酸蓄电池的阳极和阴极，输出分别接差分放大器的两个差分输入端；所述的差分放大器当被测电池为2v铅酸蓄电池时，放大倍数被设计为1；当被测电池为12v蓄电池时，放大倍数被设计为1/6。进一步的，上述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统中：所述的差分放大器包括运算放大器u6、电阻r7、r8、r9、r10、r11、r12和电容c2、c3；电阻r7与电阻r9串连以后接运算放大器u6的同相端，电阻r8和电阻r10串连以后接接运算放大器u6的异相端；电容c2的两端分别接电阻r7与电阻r9串连的公共端和电阻r8和电阻r10串连的公共端；电阻r11和电容c3的两端分别接运算放大器u6的异相端和输出端，运算放大器u6的同相端通过电阻r12接地；电路需满足条件：r7＝r8、r9＝r10、r11＝r12。进一步的，上述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统中：所述的电池内阻测试单元包括：具有第二限流电阻r4的第一测量回路和具有第三限流电阻r6的第二测量回路；分时将第一测量回路和第二测量回路加入到铅酸蓄电池两端的装置；分别在第一测量回路和第二测量回路接入铅酸蓄电池两端时测量铅酸蓄电池两端的电压u1、u2的装置；按照下面公式计算铅酸蓄电池内阻r的装置：第二限流电阻r4和第三限流电阻r6的阻值不同。进一步的，上述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统中：所述的温度采集单元利用热敏电阻rt测量温度，2.5v电压基准u7、第三跟随器u8、第四跟随器u9、精密分压电阻r13；2.5v电压基准u7输出端接第三跟随器u8的输入端，第三跟随器u8的输出端接精密分压电阻r13的一端，精密分压电阻r13的另一端接第四跟随器u9的输入端和热敏电阻rt的一端，热敏电阻rt的另一端接地；还包括测量第四跟随器u9输出端电压v_rt的装置和根据下式计算rt的装置：查热敏电阻的温度表得到温度值的装置。下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的说明。附图说明附图1是本实用新型基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统框图。附图2是本实用新型实施例所使用的保护器结构框图。附图3是本实用新型实施例所使用的数传模块结构框图。附图4是本实用新型实施例的谐振脉冲修复单元原理图。附图5是本实用新型实施例的电压采集单元电路原理图。附图6是本实用新型实施例的内阻检测电路原理图。附图7是本实用新型实施例温度采集单元原理图。附图8是本实用新型实施例中维护流程图。具体实施方式实施例1是一种基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统中，如图1所示，包括分布在各铅酸蓄电池组处的电池状态监测装置和电池在线修复装置；利用物联网与云平台联系的数传模块，数传模块利用有线或者无线通信方式与所述的电池状态监测装置和电池在线修复装置通信，将电池状态监测装置采集的铅酸蓄电池状态参数上传给云平台，并从云平台接受命令控制电池在线修复装置对铅酸蓄电池进行在线修复。其中数传模块与电池状态监测装置和电池在线修复装置之间的有线或无线通信装置包括zigbee无线通信方式、rs485串口通信装置以及有线或者无线的局域网通信。电池状态监测装置包括电压采集单元、温度采集单元和电池内阻测试单元；电池在线修复装置包括谐振脉冲修复单元。如图1所示，由若干保护器构成前端用以采集电池参数及除硫维护，数传模块通过zigbee或rs485或can总线从保护器读取数据，然后通过nb-iot送到云端，由云进行大数据分析及处理，手机或电脑可以通过app随时查看电池状态。这里的保护器是安装在铅蓄电池两侧的是电池状态监测装置和电池在线修复装置集成，如图2所示，保护器采用低功耗设计，因而可以直接从电池取电。保护器的核心是谐振脉冲修复单元，通过脉冲扰动防止与消除电池形成的硫酸铅结晶,达到恢复电池容量延长电池寿命的目的。保护器通过电压采集单元、温度采集单元、内阻测试单元，测量电池的电压、温度、内阻参数，这些参数可通过zigbee、rs485或can总线发送给数传模块。数传模块就是一个集中器如图3所示，将安装在一定区域的铅酸蓄电池上的保护器检测的结果通过物联网等方式传送到云端，同时从云端接受指令对谐振脉冲修复单元进行控制。数传模块通过zigbee或rs485或can总线从保护器读取数据，将数据进行初步的汇总分析，然后通过送到云端。数传模块除了汇总保护器上传的数据外，还负责管理保护器对蓄电池的修复及维护。本实施例中谐振脉冲修复单元如图4所示，包括产生pwm信号的装置，对pwm信号进行整形的驱动器、保护电阻r1、限流电阻r2、第一开关mosfet管t1、第一储能电感l1、第二储能电感l2、储能电容c1、整流二极管d1；产生pwm信号的装置输出的pwm信号经过驱动器整形放大以后接的第一开关mosfet管t1的g极并利用保护电阻r1接地，第一开关mosfet管t1的d极依次经第二储能电感l2、第一储能电感l1、限流电阻r2接铅酸蓄电池的阳极，在第一开关mosfet管t1的d极与铅酸蓄电池的阳极设置所述的整流二极管d1，d1的p极接第一开关mosfet管t1的d极；第一开关mosfet管t1的s极接地；储能电容c1为电解电容，它的阳极接第二储能电感l2、第一储能电感l1相连的耦合点，阴极接地。产生pwm信号的装置输出的pwm信号的频率为8400、占比是50％。图4中元件：u1驱动器，r1保护电阻，r2限流电阻，t1第一开关mosfet管，l1第一储能电感，l2第二储能电感，d1整流二极管，c1储能电容。频率为8400khz占空比为50％的pwm信号，经第一驱动器u1驱动mosfet管t1控制其通断。t1导通期间,电池电压经限流电阻r2、第一电感l1给储能电容c1充电。电流经限流电阻r2，第一、第二储能电感l1、l2，mosfet管t1的d-s极后到达电池bat的负极,给电池一个急速的放电。由于电流较大,第二储能电感l2很快磁饱和，在mosfet管t1截止期间，储能电容c1放电,由于第二储能电感l2的自感作用,在电感l2上产生下正上负的自感电动势,因为第一储能电感l1的感抗很大,所以该自感电动势经二极管d1单向整流成频率8400hz约la的高压脉冲直流电，加到电池bat两端。在持续不断的脉冲扰动下,破坏了硫酸铅结晶形成的条件,并将已生成的硫酸铅结晶逐渐清除。达到增加蓄电池的荷电容量，延长寿命的目的。本实施例中，第二储能电感l2比第一储能电感l1大1倍，事实上还没有这3个元件的参数，这些最终要修复的电池有关，现在还没有明确的对应公式，本领域技术人员可以在具体设计时要用不同的取值来组合实验，最终确定参数。这里产生pwm信号的装置就是保护器中的mcu，mcu通过与云端通信，设置pwm信号的参数。对铅酸蓄电池进行修复，修复过程如图8所示流程图的右半分支：云端(固定终端或者手机)产生控制信号，设定pwm信号参数，频率为8400、占比是50％，并如此连续修复两三个月。如果是维护模式则是左去路，具体步骤如下：1.系统启动后判断工作模式，如果是修复模式转步骤2，如果是维护模式转步骤3。2.设置谐振脉冲占空比为50％，启动谐振脉冲。维持该工作模式2个月，然后转步骤3。3.设置谐振脉冲占空比为25％，启动谐振脉冲。在此模式下，随时判断是否变为修复模式(判断依据是电池电压是否异常)，如改变则转步骤2。本实施例中的电压采集单元如图5所示，包括第一跟随器u4、第二跟随器u5和差分放大器，所述的第一跟随器u4、第二跟随器u5的输入端分别接铅酸蓄电池的阳极和阴极，输出分别接差分放大器的两个差分输入端；所述的差分放大器当被测电池为2v铅酸蓄电池时，放大倍数被设计为1；当被测电池为12v蓄电池时，放大倍数被设计为1/6。差分放大器包括运算放大器u6、电阻r7、r8、r9、r10、r11、r12和电容c2、c3；电阻r7与电阻r9串连以后接运算放大器u6的同相端，电阻r8和电阻r10串连以后接接运算放大器u6的异相端；电容c2的两端分别接电阻r7与电阻r9串连的公共端和电阻r8和电阻r10串连的公共端；电阻r11和电容c3的两端分别接运算放大器u6的异相端和输出端，运算放大器u6的同相端通过电阻r12接地；电路需满足条件：r7＝r8、r9＝r10、r11＝r12。如图5所示：u4、u5为第一、第二射随器，u6、r7～r12、c2、c3组成差分放大器。u4、u5的作用是提高电压信号的输入阻抗，并且减小电池组相邻电池电压波动的干扰。差分放大电路中，c2、c3为滤波电容，电路需满足条件：r7＝r8、r9＝r10、r11＝r12。差分放大器的放大倍数：a＝r11/(r9+r7)当被测电池为2v蓄电池时，放大倍数a被设计为1；当被测电池为12v蓄电池时，放大倍数a被设计为1/6。根据铅酸蓄电池的电压选择合适的r11、r9、r7的值。电池内阻测试单元如图6所示，包括：具有第二限流电阻r4的第一测量回路和具有第三限流电阻r6的第二测量回路；分时将第一测量回路和第二测量回路加入到铅酸蓄电池两端的装置；分别在第一测量回路和第二测量回路接入铅酸蓄电池两端时测量铅酸蓄电池两端的电压u1、u2的装置；按照下面公式计算铅酸蓄电池内阻r的装置：第二限流电阻r4和第三限流电阻r6的阻值不同。如图6所示，图中元件：u2、u3为第二、第三驱动器，r3、r5为第二、第三保护电阻，r4、r6为第二、第三限流电阻，t2、t3为第二、第三开关mosfet管。内阻测量方法是：经第二驱动器u2驱动第二mosfet管t2导通,导通期间测量电池电压u1，然后关断t2；经第三驱动器u3驱动第三mosfet管t3导通,导通期间测量电池电压u2，然后关断t3。用下面的公式计算内阻r：温度采集单元利用热敏电阻rt测量温度如图7所示，2.5v电压基准u7、第三跟随器u8、第四跟随器u9、精密分压电阻r13；2.5v电压基准u7输出端接第三跟随器u8的输入端，第三跟随器u8的输出端接精密分压电阻r13的一端，精密分压电阻r13的另一端接第四跟随器u9的输入端和热敏电阻rt的一端，热敏电阻rt的另一端接地；还包括测量第四跟随器u9输出端电压v_rt的装置和根据下式计算rt的装置：查热敏电阻的温度表得到温度值的装置。图中元件：u7为2.5v电压基准，u8、u9为第三、第四射随器，r13为精密分压电阻，rt为热敏电阻(25℃时为10kω，负温度系数)。第三射随器u8是为了提高2.5v输出电压的驱动能力，第四射随器u9是为了提高温度传感器rt的输入阻抗，避免测量电路影响rt的精度。通过测量v_rt的电压，利用下面公式：查热敏电阻的温度表即可得到温度值。本实施例为一通讯基站48v电池组，具体配置如下：运行数据上传间隔：正常状态1小时，市电掉电5分钟，报警信息随时上传上传数据分为注册数据和运行数据，注册数据仅在设备注册时上传；运行数据按定义的上传间隔上传。注册数据：名称类型示例含义站点名称text理工大学基站设备id16位无符号整数123唯一识别号组电池数量8位无符号整数24电池规格text2v/500ah电池型号text理士dj500生产日期16位无符号整数16055月运行数据：在阿里云上，按以上两张表定义一物联网设备，并按阿里云的规定编制相应后台程序。然后添加设备(即注册)，如读出设备信息即表示设备注册成功。此后每隔1小时设备会更新运行数据。下载手机app，也可在手机端实时查看电池状态。当前第1页1 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技术特征：
1.一种基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，包括分布在各铅酸蓄电池组处的电池状态监测装置和电池在线修复装置；其特征在于：还包括利用物联网与云平台联系的数传模块，所述的数传模块利用有线或者无线通信方式与所述的电池状态监测装置和电池在线修复装置通信，将电池状态监测装置采集的铅酸蓄电池状态参数上传给云平台，并从云平台接受命令控制电池在线修复装置对铅酸蓄电池进行在线修复。
2.根据权利要求1所述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，其特征在于：所述的数传模块与电池状态监测装置和电池在线修复装置之间的有线或无线通信装置包括zigbee无线通信方式、rs485串口通信装置以及有线或者无线的局域网通信。
3.根据权利要求1或2所述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，其特征在于：所述的电池状态监测装置包括电压采集单元、温度采集单元和电池内阻测试单元；所述的电池在线修复装置包括谐振脉冲修复单元。
4.根据权利要求3所述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，其特征在于：所述的谐振脉冲修复单元包括产生pwm信号的装置，对pwm信号进行整形的驱动器、保护电阻r1、限流电阻r2、第一开关mosfet管t1、第一储能电感l1、第二储能电感l2、储能电容c1、整流二极管d1；
所述的产生pwm信号的装置输出的pwm信号经过驱动器整形放大以后接所述的第一开关mosfet管t1的g极并利用保护电阻r1接地，第一开关mosfet管t1的d极依次经第二储能电感l2、第一储能电感l1、限流电阻r2接铅酸蓄电池的阳极，在第一开关mosfet管t1的d极与铅酸蓄电池的阳极设置所述的整流二极管d1，d1的p极接第一开关mosfet管t1的d极；第一开关mosfet管t1的s极接地；储能电容c1为电解电容，它的阳极接第二储能电感l2、第一储能电感l1相连的耦合点，阴极接地。
5.根据权利要求4所述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，其特征在于：所述的产生pwm信号的装置输出的pwm信号的频率为8400、占比是50％。
6.根据权利要求3所述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，其特征在于：所述的电压采集单元包括第一跟随器u4、第二跟随器u5和差分放大器，所述的第一跟随器u4、第二跟随器u5的输入端分别接铅酸蓄电池的阳极和阴极，输出分别接差分放大器的两个差分输入端；
所述的差分放大器当被测电池为2v铅酸蓄电池时，放大倍数被设计为1；当被测电池为12v蓄电池时，放大倍数被设计为1/6。
7.根据权利要求6所述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，其特征在于：所述的差分放大器包括运算放大器u6、电阻r7、r8、r9、r10、r11、r12和电容c2、c3；电阻r7与电阻r9串连以后接运算放大器u6的同相端，电阻r8和电阻r10串连以后接接运算放大器u6的异相端；电容c2的两端分别接电阻r7与电阻r9串连的公共端和电阻r8和电阻r10串连的公共端；电阻r11和电容c3的两端分别接运算放大器u6的异相端和输出端，运算放大器u6的同相端通过电阻r12接地；电路需满足条件：r7＝r8、r9＝r10、r11＝r12。
8.根据权利要求3所述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，其特征在于：所述的电池内阻测试单元包括：具有第二限流电阻r4的第一测量回路和具有第三限流电阻r6的第二测量回路；分时将第一测量回路和第二测量回路加入到铅酸蓄电池两端的装置；分别在第一测量回路和第二测量回路接入铅酸蓄电池两端时测量铅酸蓄电池两端的电压u1、u2的装置；按照下面公式计算铅酸蓄电池内阻r的装置：
第二限流电阻r4和第三限流电阻r6的阻值不同。
9.根据权利要求3所述的基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，其特征在于：所述的温度采集单元利用热敏电阻rt测量温度，2.5v电压基准u7、第三跟随器u8、第四跟随器u9、精密分压电阻r13；
2.5v电压基准u7输出端接第三跟随器u8的输入端，第三跟随器u8的输出端接精密分压电阻r13的一端，精密分压电阻r13的另一端接第四跟随器u9的输入端和热敏电阻rt的一端，热敏电阻rt的另一端接地；
还包括测量第四跟随器u9输出端电压v_rt的装置和根据下式计算rt的装置：
查热敏电阻的温度表得到温度值的装置。
技术总结
本实用新型公开一种基于物联网云平台的铅酸蓄电池组远程监测在线修复系统，包括分布在各铅酸蓄电池组处的电池状态监测装置和电池在线修复装置；还包括利用物联网与云平台联系的数传模块，所述的数传模块利用有线或者无线通信方式与所述的电池状态监测装置和电池在线修复装置通信，将电池状态监测装置采集的铅酸蓄电池状态参数上传给云平台，并从云平台接受命令控制电池在线修复装置对铅酸蓄电池进行在线修复。本实用新型集成了在线除硫技术，通过谐振脉冲扰动防止与消除电池形成的硫酸铅结晶,达到恢复电池容量延长电池寿命的目的。
技术研发人员：陈明
受保护的技术使用者：陈明
技术研发日：.04.19
技术公布日：.02.21
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