UPS蓄电池运行工况监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种监测系统，具体涉及一种UPS蓄电池运行工况监测系统。

背景技术：

UPS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中应用极为广泛，UPS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UPS蓄电池的技术已有效提高，但人们仍被UPS蓄电池的可靠性问题所困扰。现有的UPS蓄电池监控系统存在一定的缺陷，只能对整体的大概情况进行监测，无法具体到每个单体电池的具体参数，且其中的一个监测系统发生故障时，往往影响其他电池检测系统的正常运行，以至于电力系统发生故障，UPS蓄电池只能维持很短的时间，因此开发一款UPS蓄电池运行工况监测系统非常有必要。

技术实现要素：

本实用新型解决了现有技术的不足，提供了一种主要监测参量为单块UPS蓄电池的电压、内阻、内部温度、表面温度和UPS蓄电池组的总电流与环境温度等，可对蓄电池组的运行状态提供早期预报，将潜在危险排除于萌芽状态中，为电池维护或更换提供可靠依据的UPS蓄电池运行工况监测系统。

本实用新型为了实现上述目的所采用的技术方案是：

一种UPS蓄电池运行工况监测系统，包括UPS蓄电池，在每个UPS蓄电池上设有工况参数采集仪，每个工况参数采集仪通过数据总线与数据交换机一端连接，数据交换机另一端通过网络与监控服务端连接，监控服务端通过网络与客户端连接。工况参数采集仪实时采集蓄电池的相关状态信息，经串行通信电缆线将这些信息发送给数据交换机。除此之外，数据交换机配备有传感器接口，通过外接电流传感器、温度传感器等实现蓄电池组的总电流、环境温度等参量的采集。数据交换机将所有信息通过GPRS无线通信网络上传到监控服务端，同时保存近期数据于交换机内部的存储器中，以防无线通信网络中断时丢失数据。监控服务端负责所有站点数据的收集、分析、处理和存储，监管人员通过内部网管理和维护服务器数据，通过台式计算机或大屏幕实现对各站点蓄电池的远程监控。客户端可以借助计算机、手机等工具通过公网随时查看权限范围内的蓄电池运行状态参数，实现对蓄电池的在线实时监测。若采集的数据超出安全值范围，监测系统会及时通过计算机和手机向监管人员和用户报警并给出处理建议。

进一步地，所述每个工况参数采集仪包括参数采集器、微处理器、RS485驱动器，所述参数采集器与微处理器一端连接，微处理器另一端与RS485驱动器一端连接，RS485驱动器另一端通过数据总线与数据交换机连接，在每个工况参数采集仪上还设有1个蓄电池内部温度传感器和1个外部温度传感器；参数采集器采集每节UPS蓄电池的电压、内阻、内部温度、表面温度，所述内部温度传感器通过电极采集蓄电池内部的温度，外部温度传感器采集蓄电池表面的温度。工况参数采集仪实时采集每节蓄电池的电压、内阻、内部温度、表面温度等工作状态参数，电路端口采用EMC（电磁兼容性）设计，具有抗电磁干扰能力，提高测量精度。工况参数采集仪采用RS485接口与数据交换机进行信息传输。

进一步地，所述数据交换机包括有RS485通信模块、存储器、中央处理器CPU、有线传输模块、无线传输模块GPRS和电源管理模块，所述数据交换机包括有RS485通信模块、存储器、中央处理器CPU、有线传输模块、无线传输模块GPRS和电源管理模块，在数据交换机上还独立设有测量蓄电池组的总电流、环境温度的电流传感器、温度传感器及开关量接口，所述电源管理模块为RS485驱动器、存储器、有线传输模块、无线传输模块（GPRS）供电，所述RS485驱动器一端通过数据总线与工况参数采集仪连接，另一端同时与存储器及中央处理器CPU连接，所述存储器、有线传输模块、无线传输模块、电流传感器、温度传感器及开关量接口分别与中央处理器CPU连接，所述无线传输模块与无线路由器连接。数据交换机汇总工况参数采集仪传输的蓄电池电压、内阻、内部温度、外部温度等信息，采用RS485总线方式与工况参数采集仪通信。一条总线接入一组蓄电池的采集仪，采集仪数量可根据蓄电池组中的蓄电池数量灵活配置，一条总线管理的采集仪数量最大可达256套。通过租用SIM卡，依托运营公司的网络，利用GPRS技术进行无线数据传输，将数据源源不断地上传至监控服务端。有线传输模块作为备用数据传输方式，予以保留。数据交换机配置有掉电非易失数据存储器，可保存近一段时间内接收到的数据。若与监控服务端的无线通信中断，可使用便携式终端从数据交换机中拷贝中断期间的监测数据，然后导入服务器。也可等无线通信恢复后，自动续传数据。数据交换机还具有若干传感器和开关量接口，可以接入数字式电流传感器、温度传感器及其他监测设备（例如摄像机、烟雾传感器等）。数据交换机同样具备EMC（电磁兼容性）设计，减少电磁干扰。

进一步地，所述监控服务端包括路由器、服务器、台式计算机、监控大屏。

进一步地，所述路由器设有GPRS通信模块、中央处理器、有线传输模块USB或Ethernet。

监控服务端主要负责对数据交换机上传的数据进行分类入库存储及后续处理、分析和显示。监管人员通过计算机或手机的浏览器登录服务器网址，根据权限查看蓄电池工作状态参数的实时信息，及时维护和管理数据库，升级应用程序。

优选的，所述客户端包括用户使用的便携式计算机及手机。监控服务端可及时向用户使用的便携式计算机或手机发送报警信息。

本监测系统可对单个UPS蓄电池的电压、内阻、内部温度、表面温度和UPS蓄电池组的总电流与环境温度，达到对单体蓄电池和蓄电池组的维护功能，延缓电池失效，延长电池使用寿命，电池监控系统独立组网，将监控数据传输后台，为远程蓄电池监测维护及查询分析提供了有效的手段，保证电源供电系统的安全运行，系统可靠性高。

附图说明

现在参考附图对本实用新型作进一步描述，其中：

图1 本实用新型结构示意图。

图2 工况参数采集仪结构示意图。

图3 数据交换机结构示意图。

图4 路由器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1所示，一种UPS蓄电池运行工况监测系统，包括UPS蓄电池，在每个UPS蓄电池上设有工况参数采集仪，每个工况参数采集仪与数据交换机一端连接，数据交换机另一端通过网络与监控服务端连接，监控服务端通过网络与客户端连接。工况参数采集仪实时采集蓄电池的相关状态信息，经串行通信电缆线将这些信息发送给数据交换机。除此之外，数据交换机配备有传感器接口，通过外接电流传感器、温度传感器等实现蓄电池组的总电流、环境温度等参量的采集。数据交换机将所有信息通过GPRS无线通信网络上传到监控服务端，同时保存近期数据于交换机内部的存储器中，以防无线通信网络中断时丢失数据。监控服务端负责所有站点数据的收集、分析、处理和存储，监管人员通过内部网管理和维护服务器数据，通过台式计算机或大屏幕实现对各站点蓄电池的远程监控。客户端可以借助计算机、手机等工具通过公网随时查看权限范围内的蓄电池运行状态参数，实现对蓄电池的在线实时监测。若采集的数据超出安全值范围，监测系统会及时通过计算机和手机向监管人员和用户报警并给出处理建议。

如图2所示，所述每个工况参数采集仪包括参数采集器、微处理器、RS485驱动器，所述参数采集器与微处理器一端连接，微处理器另一端与RS485驱动器一端连接，RS485驱动器另一端通过数据总线与数据交换机连接，在每个工况参数采集仪上还设有1个蓄电池内部温度传感器和1个外部温度传感器；参数采集器采集每节UPS蓄电池的电压、内阻、内部温度、表面温度，所述内部温度传感器通过电极采集蓄电池内部的温度，外部温度传感器采集蓄电池表面的温度。工况参数采集仪实时采集每节蓄电池的电压、内阻、内部温度、表面温度等工作状态参数，电路端口采用EMC（电磁兼容性）设计，具有抗电磁干扰能力，提高测量精度。工况参数采集仪采用RS485接口与数据交换机进行信息传输。

工况参数采集仪采用分压法对蓄电池的端电压进行采集。电压是蓄电池当前状态最直接的表征，电压不正常，会直接影响蓄电池寿命。充电电压高，会直接损坏蓄电池；充电电压低，会加速蓄电池老化。浮充电压高，蓄电池正极会腐蚀和失水，蓄电池容量下降；浮充电压低，蓄电池充电不足，长期会使蓄电池极板硫化。

工况参数采集仪采用交流阻抗法采集蓄电池的内阻，分析蓄电池的内阻变化趋势，在线预测蓄电池的使用寿命。蓄电池内阻与蓄电池容量密切相关，一般而言，蓄电池容量越大，其内阻越小，并且随着蓄电池不断放电，内阻逐渐增大。根据蓄电池内阻变化趋势，可以预测蓄电池剩余容量与寿命。

工况参数采集仪配置有1个蓄电池内部温度传感器和1个外部温度传感器。内部温度传感器通过电极采集蓄电池内部的温度，外部温度传感器采集蓄电池表面的温度。结合两个温度的监测结果来评价蓄电池是否处于过热状态。

如图3所示，所述数据交换机包括有RS485通信模块、存储器、中央处理器CPU、有线传输模块、无线传输模块GPRS和电源管理模块，所述数据交换机包括有RS485通信模块、存储器、中央处理器CPU、有线传输模块、无线传输模块GPRS和电源管理模块，在数据交换机上还独立设有测量蓄电池组的总电流、环境温度的电流传感器、温度传感器及开关量接口。数据交换机汇总工况参数采集仪传输的蓄电池电压、内阻、内部温度、外部温度等信息，采用RS485总线方式与工况参数采集仪通信。一条总线接入一组蓄电池的采集仪，采集仪数量可根据蓄电池组中的蓄电池数量灵活配置，一条总线管理的采集仪数量最大可达256套。通过租用SIM卡，依托运营公司的网络，利用GPRS技术进行无线数据传输，将数据源源不断地上传至监控服务端。有线传输模块作为备用数据传输方式，予以保留。数据交换机配置有掉电非易失数据存储器，可保存近一段时间内接收到的数据。若与监控服务端的无线通信中断，可使用便携式终端从数据交换机中拷贝中断期间的监测数据，然后导入服务器；也可等无线通信恢复后，自动续传数据。数据交换机还具有若干传感器和开关量接口，可以接入数字式电流传感器、温度传感器及其他监测设备（例如摄像机、烟雾传感器等）。数据交换机同样具备EMC（电磁兼容性）设计，减少电磁干扰。

如图4所示，所述监控服务端包括路由器、服务器、台式计算机、监控大屏。

所述路由器设有GPRS通信模块、中央处理器、有线传输模块USB或Ethernet。

监控服务端主要负责对数据交换机上传的数据进行分类入库存储及后续处理、分析和显示。监管人员通过计算机或手机的浏览器登录服务器网址，根据权限可进行以下操作

（1）电池实时信息查看：界面显示该组蓄电池组的总电流、环境温度与蓄电池单体的电压、内阻、内部温度、表面温度等工作状态参数，该参数按照预设时间间隔刷新，也可以图形形式（直方图/折线图等）或表格形式详细显示该组蓄电池的数据分布情况。需要细化观察到某电池单体时，点击图中某节单体编号，进入单体数据子界面显示该单体蓄电池在一个时间段的运行曲线，时间段可以自由选定。

（2）历史信息查询；历史数据查询，选择查询的时间区间，系统将显示该时间段内各组蓄电池的容量、电压、内阻、温度变化曲线；历史事件查询，界面会列出各事件的时间、起因、处理方法；分析报表，系统可按照预设定的格式输出月报表、年报表、容量测试报告等报表。系统对每节蓄电池单体进行的状态评定，评定的结果分为“良好、中等、落后”三个级别，并给出“需关注、需维护、需更换”等处理意见。评定结果综合一个时间段内阻、电压、温度三个因素，按照不同权重打分。

（3）用户信息设置：用户可以编辑自己的基本信息与修改密码以及备注自己权限下的站点名称。

（4）报警设置：限值设置选项中，用户可以自设采集数据超过阈值范围后报警的数值，也可用默认推荐的数值；可以设置报警时间间隔、状态评定为“需更换”的蓄电池会由系统发出短信通知；防误报选项可以设置连续采集到非正常数值的个数，只有超出预设个数才会报警。报警方式中可以设置手机拨号、短信通知、语音报警等方式。

（5）开关量信息：可以接入若干其它设备传输的开关量信息，将其发送给服务器。

监管人员的功能中包含普通用户的全部功能，额外功能有：界面显示全部站点名称与其通信状态，查询指定站点包括蓄电池数据与用户信息在内的全部信息。权限设置选项中包含了权限管理、菜单设置、数据管理选项，可以对不同用户赋予不同的管理权限，增、删用户名下的站点，可以对数据进行删除与修改。用户信息查看选项里可以查看普通用户的基本信息与密码，增加用户，删除用户。

优选的，所述客户端包括用户使用的便携式计算机及手机。监控服务端可及时向用户使用的便携式计算机或手机发送报警信息。