一种机车蓄电池监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种蓄电池监测系统，尤其是一种机车蓄电池监测系统。

背景技术：

目前电力机车所用阀控密封铅酸蓄电池对充电电流、充电电压、电池温度等条件较为敏感，而机车运行的条件无法完全满足阀控蓄电池的要求，加之司机和现场检修人员不能实时监视和检测蓄电池的性能以及机车本身对蓄电池未采取保护措施，致使阀控密封铅酸蓄电池出现电池鼓胀、无法正常充电、电池严重亏电等情况，未达到使用年限就因容量缺失而报废，造成不必要的损失。而机车蓄电池的性能下降，有可能导致电力机车无法在过完分相后正常合主断而造成事故。因此，需要一种对机车蓄电池进行监测的方法和装置，能有效地提高蓄电池使用质量、大幅度延长蓄电池使用寿命、有效地监视蓄电池的状态并将机车蓄电池的状态反馈给司机和通过蓄电池信息数据远程传输至机务段或营运部门，减少营运部门因为蓄电池而造成的机破、临修，减少机车运营成本。

如申请号CN201110165899.9，名称为“车用蓄电池检测系统”的发明专利公开了一种车用蓄电池检测系统，由CPU和与其连接的信号采集及转换模块、显示器接口、键盘接口、报警电路，以及电源电路组成。本发明能对蓄电池组的底层重要信息进行实时在线检测，主要检测了构成电池组各单节电池的端电压及电池组的放电电流、充电电流，电池的温度等重要信息，并同时采集了环境温度，用以参照。系统可以对这些信息进行直接显示。在此基础上，实现了对采集信息的多种分析功能，主要有电池不平衡判断、温度异常指示、过充电、过放电、深放电指示。并可实现剩余容量的指示以及电池健康状况的判断，给电池用户更好地使用与维护电池提供有效地帮助。

申请号CN201610997810.8，名称为“轨道交通车载蓄电池在线监测系统”的发明专利申请公开了一种轨道交通车载蓄电池在线监测系统，其特征在于：包括控制模块和m组监测模块，控制模块用于电池检测控制，监测数据的收集、显示、上传，监测模块用于测试电池组电流、电压、内阻、温度参数，并通过总线发送数据，监测模块通过传感器将信号传给控制模块，监测模块之间，以及监测模块与控制模块之间采用数据总线进行通信，可有效地避免由于蓄电池故障造成的车辆直流供电中断，可避免频繁的人工检测，节省了人力物力成本。

申请号CN201510162757.5，名称为“一种悬浮蓄电池管理系统和方法”的发明专利申请公开了一种悬浮蓄电池管理系统，包括：悬浮蓄电池组，所述蓄电池组包括多个单体蓄电池；温度检测模块，用于检测多个所述单体蓄电池的温度参数，并通过多功能车辆总线将所述温度参数传输至车辆控制模块；电压检测模块，用于检测多个所述单体蓄电池的电压参数，并通过多功能车辆总线将所述电压参数传输至车辆控制模块；车辆控制模块，用于根据所述温度参数和所述电压参数生成控制信号，并通过多功能车辆总线将所述控制信号传输到悬浮电源；悬浮电源，用于根据所述控制信号调整所述悬浮蓄电池组的充电电压和充电电流。本申请还公开了一种悬浮蓄电池管理方法。利用上述系统和方法，能够对蓄电池充放电进行有效管理和维护。

上述申请虽然都涉及到蓄电池的监测方法和系统，但都结构较复杂，而且没有涉及到与营运部门之间的数据传输，因此需要改进。

技术实现要素：

本实用新型为解决当前机车蓄电池在使用过程中由于缺乏有效的监测而导致蓄电池性能下降甚至引发列车事故的问题提出了一种机车蓄电池监测方法及系统，利用简单有效的方法和装置对机车蓄电池的状态进行监测，提高蓄电池的使用质量，延长蓄电池的使用寿命，并将蓄电池的使用状态反馈给司机及营运部门，减少营运部门由于蓄电池引发的问题，降低运营成本。

本实用新型为解决上述问题所采用的技术手段为：一种机车蓄电池监测系统，包括蓄电池采集模块、电压传感器、电流传感器和监测中心，蓄电池采集模块有多个，分别设在每个蓄电池箱上，即每个蓄电池箱外设置一个蓄电池采集模块，每个蓄电池采集模块通过线路与监测中心连接，电压传感器和电流传感器均设在机车蓄电池组的连接电缆上并与监测中心连接，监测中心与营运部门通过远程通讯连通。

进一步地，蓄电池采集模块通过引线与箱内每个蓄电池的正极端和负极端连接，即每个蓄电池的正极端和负极端均通过引线与蓄电池采集模块连接；每个蓄电池还设置一个温度传感器与蓄电池采集模块连接。

进一步地，引线和温度传感器在与每个蓄电池之间的连接处为接线环，接线环穿过机车蓄电池原有的连接螺母。

进一步地，监测系统还设有将实时监测到的状态参数进行显示以供司机查看的显示屏，当机车蓄电池出现异常状态参数时进行报警提示的警报器，对监测系统进行操作控制的操作界面，将状态参数进行远程通讯的通讯连接接口。

进一步地，通讯连接接口为GPRS接口。

进一步地，监测系统还设有移动设备连接接口。

进一步地，电压传感器和电流传感器设在机车蓄电池进入闸刀的蓄电池连接电缆上。

本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型通过实时监测蓄电池的各个状态参数并将蓄电池的状态及时反馈给司机以及营运部门，使司机和营运部门的操作人员能够根据蓄电池的状况及时进行正确地操作，减少营运部门因为蓄电池而造成的机破、临修，降低机车运营成本。

2. 本实用新型的引线和温度传感器在与每个蓄电池之间的连接处做成接线环的形式，通过接线环方便地套接在机车蓄电池原有的连接螺母上，既方便安装也保证了连接的强度。

3. 本实用新型监测中心与营业部门之间采用GPRS传输的方式，解决了某些营运部门没有连接外部互联网而不能通过外部互联网进行数据传输的问题，同时也解决了机车运行距离远而不能通过无线数据传输的问题。

附图说明

图1为本实用新型监测系统整体示意图；

图2为本实用新型蓄电池箱监测线路连接示意图；

图中：1.蓄电池箱，2.蓄电池采集模块，3.监测中心，4.电压传感器，5.电流传感器，6.显示屏，7.操作界面，8.蓄电池连接总线，9.数据通讯总线，10.营运部门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例一

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1-2所示，一种机车蓄电池监测系统，包括蓄电池采集模块2、电压传感器4、电流传感器5和监测中心3，蓄电池采集模块2有多个，分别设在每个蓄电池箱1上，即每个蓄电池箱外设置一个蓄电池采集模块，每个蓄电池采集2模块通过线路与监测中心3连接，电压传感器4和电流传感器5均设在机车蓄电池组的连接电缆上并与监测中心3连接，监测中心3与营运部门通过远程通讯连通。在每个蓄电池箱1的侧面设置一个蓄电池采集模块2，对每个蓄电池的电压和温度进行采集后传送至监测中心3。

蓄电池采集模块2通过引线与箱内每个蓄电池的正极端和负极端连接，即每个蓄电池的正极端和负极端均通过引线与蓄电池采集模块2连接；每个蓄电池还安装一个温度传感器与蓄电池采集模块2连接。在每个蓄电池的正极端和负极端各设置一根引线连接至蓄电池采集模块2将每个蓄电池的电压引出以进行监测，蓄电池采集模块2通过设在其内的单片机的AD采样对引线引出的每个蓄电池的电压进行监测。在此实施例中，每个蓄电池的温度传感器均设在蓄电池的正极端，如图2所示，图中每个蓄电池的A处为既有电压采集又有温度采集的连接，B处为仅有电压采集的连接；且为了方便维护和保持连线的整洁，每个蓄电池箱1内的引线和温度传感器的连线均汇聚到一起形成蓄电池连接总线8后接入蓄电池采集模块2，多根蓄电池连接总线8汇聚到一起形成数据通讯总线9后接入监测中心，采用总线的形式同时还排除了线路过乱带来的安全隐患。

引线和温度传感器在与每个蓄电池之间的连接处为接线环，接线环穿过机车蓄电池原有的连接螺母。将引线和温度传感器在与每个蓄电池之间的连接处做成接线环的形式，通过接线环方便地套接在机车蓄电池原有的连接螺母上，既方便安装也保证了连接的强度。

监测中心3设有将实时监测到的状态参数进行显示以供司机查看的显示屏6，当机车蓄电池出现异常状态参数时进行报警提示的警报器，对监测系统进行操作控制的操作界面7，将状态参数进行远程通讯的通讯连接接口。通过操作界面7设置机车蓄电池的预设值，如将蓄电池的最低电压值设为DC105V，当机车在运行状态下，监测系统采集到蓄电池的实时电压值低于DC105V、且蓄电池组无充电电流时，显示屏6显示实时采集到的电压值，同时警报器进行报警；当机车在检修状态下使用蓄电池作业时，如监测系统检测到蓄电池剩余电量低于额定容量的35%时，显示屏6显示实时采集到的电压值，同时警报器进行报警，以避免蓄电池过放造成蓄电池亏电损坏，以同时保证机车能正常启车的最基本的操作及机车控制系统用电；同时还可以通过操作界面7设定机车蓄电池的使用温度，当实时监测的温度超出设定的温度值时，显示屏6进行显示，警报器报警，避免机车蓄电池的使用温度过高。

通讯连接接口为GPRS接口。利用GPRS将实时监测的数据传输给营运部门10。

监测系统还设有移动设备连接接口。监测系统可以将状态参数进行存储，同时还可以通过U盘或者数据线等将状态参数转移至外部存储设备。

电压传感器4和电流传感器5设在机车蓄电池进入闸刀的蓄电池连接电缆上。通过电压传感器4和电流传感器5对整个蓄电池组的总电压和总充放电电流进行监测。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：在此实施例中，每个蓄电池的温度传感器均设在蓄电池的负极端。

通过上述实施例可以看出，本实用新型通过设置一个机车蓄电池监测系统实时采集机车蓄电池组内每节蓄电池的状态参数、实时采集机车蓄电池组的状态参数，将监测到的每节蓄电池的状态参数和蓄电池组的状态参数反馈给司机及营运部门，并对每节蓄电池的状态参数和蓄电池组的状态参数进行分析判断。

实时采集机车蓄电池组内每节蓄电池的状态参数即在每个蓄电池箱1外侧设置一个监测系统的蓄电池采集模块2对箱内每节蓄电池的电压和温度进行实时采集，蓄电池采集模块2通过线路与监测系统的监测中心连接并将实时采集的电压和温度传送至监测中心；实时采集机车蓄电池组的状态参数即在整个机车蓄电池组的连接电缆上分别安装电压传感器4和电流传感器5实时采集总电压和总充放电电流并传送至监测中心3；反馈给司机及营运部门10及将实时采集到的每节蓄电池的电压和温度以及总电压和总充放电电流在监测系统的显示屏6上显示并存储，同时将实时采集到的每节蓄电池的电压和温度以及总电压和总充放电电流通过远程通讯方式传送给营运部门10；进行分析判断即首先通过监测系统的操作界面输入蓄电池的预设值，当实时采集到的每节蓄电池的电压和温度以及总电压和总充放电电流超过预设值时监测中心做出报警处理。通过对每节蓄电池电压和温度、整个蓄电池组的总电压和总充放电电流进行实时监测，避免机车蓄电池过充过放或者使用温度过高。

对箱内每节蓄电池的电压和温度进行实时采集即将每节蓄电池的电压用引线引入蓄电池采集模块2，同时在每节蓄电池上安装温度传感器进行温度采集。利用引线将每节蓄电池的电压引入蓄电池采集模块，提高了检测的准确性。

在每节蓄电池的正极端和负极端均接入引线连接至蓄电池采集模2块进行电压采集，而在每节蓄电池上安装一个温度传感器连接至蓄电池采集模块2进行温度采集。

引线和温度传感器的采集端采用接线环的形式，通过蓄电池原有的连接螺母与蓄电池紧密连接，确保电压和温度采集的可靠性；引线和温度传感器的连线采用总线的形式，将所有引线和温度传感器的连线集成在一根总线电缆上。将连线采用总线的方式，既便于维护，又有利于保证机车蓄电池的的整洁，也避免了安全隐患。

将状态参数通过远程通讯传送给营运部门10时采用定时上传和实时命令上传两种方式，定时上传即通过操作界面设置上传的时间间隔，监测中心根据设置的时间间隔自动将当前采集到的实时状态参数传送给营运部门；实时命令上传即当营业部门需要监测机车蓄电池的状况时，下达上传命令，监测中心3接收到命令后立即将当前的状态参数进行上传。通过定时上传机车蓄电池的状态参数并进行保存，使营运部门10能够连续保留机车蓄电池的状态以供随时查看，通过实时命令上传机车蓄电池的状态参数并进行保存，使营运部门能够随时方便地检查机车蓄电池的当前状态。

监测中心3与营运部门10之间状态参数的远程通讯传送采用GPRS模块和GPRS无线上网卡的方式进行数据传输，在监测中心3使用支持2G GPRS通讯模式的GPRS发送模块，连接接口选择使用TTL、RS485/RS232/RS422任意一种，实现透明传输；营运部门10的接收端使用GPRS或CDMA上网卡连接网络后接收数据。考虑到营运部门10可能没有与互联网联通，无法通过外部互联网进行数据传输，而且机车运行距离较远等特殊原因，也同样无法通过WIFI、无线数传等方式进行远程数据传输，因此方案中设计了使用GPRS模块+GPRS 无线上网卡的方式进行数据传输，从而实现数据的远程传输功能。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。