本实用新型涉及蓄电池监测技术领域，特别是涉及蓄电池电解液失水故障远程监测系统。
背景技术：
蓄电池作为一种化学电池，其内通常填充有电解液，例如硫酸的水溶液，而其极板通常由铅和铅的氧化物构成。为了提高蓄电池的使用寿命，现阶段多采用免维护蓄电池，例如阀控密封式铅酸蓄电池和磷酸铁锂蓄电池。该类蓄电池在设计初衷就限定了在使用阶段无需打开蓄电池外壳，因此，该类蓄电池整个外壳是通过浇注技术完整固化在一起的，并且该外壳多采用7-10mm厚的高强度的深色不透明的阻燃塑料制作，具有机械强度高、耐腐蚀、散热性好，而水蒸气、氢气和氧气密闭性能优良等特点，在一定程度上确保了蓄电池不因外壳而引起的失水、漏气、鼓胀和爆裂等情况的发生，较好地提高了蓄电池的寿命。然而该类蓄电池一旦出现故障需要对其内部进行检测时，就需要破坏蓄电池的外壳，以观察蓄电池内部的工作情况。
引起蓄电池故障的原因很多，例如电解液失水、极板汇流条腐蚀、内阻增大、外壳爆裂等因素，其中，失水会导致电解液的水含量减少，直接影响蓄电池的电化学性能。具体的，蓄电池在长期使用过程中，会进行反复的充放电作业，而当充电电流过大，负极板的氧复合反应跟不上析氧的速度时，气体会顶开排气安全阀而造成电解液失水，另外若蓄电池外壳破裂也会使蓄电池的电解液的水量流失和减少，而当失水严重时，会造成蓄电池内部硫化甚至干枯，从而导致整个蓄电池的电性能失效。因此，在蓄电池在线运行的过程中，尤其是在需要保证蓄电池长期稳定运行的作业环境中，蓄电池的电解液含水量必须达标，即电解液的水含量必须大于预设值。然而目前的蓄电池的外壳多采用深色不透明阻燃材料制作，因此通常是通过监测蓄电池的电压、内阻、整组电流等电化学性能参数来分析和判断蓄电池的好坏，但无法对蓄电池电解液失水故障进行监测，从而也无法及时对蓄电池的电解液失水引起的故障和安全隐患进行监测和故障排查。
技术实现要素：
本实用新型要解决的是现有监测装置只能对蓄电池部分故障，如内阻超标、温度失控和电压异常等故障进行测量和监测，而无法对蓄电池电解液失水故障进行直接地观察和远程监测的问题，其中包括厂家新制造和在在线运行的蓄电池。
为了解决上述问题，本实用新型提供了蓄电池电解液失水故障现场观察及远程监测功能系统，在蓄电池外壳安装两个竖直金属探头，并伸入到蓄电池外壳内部的电解液当中适当高度，利用电解液导电的特性，若所述两个金属探头导通，电流“不为零”则说明这两个金属探头浸没在蓄电池内的电解液当中，蓄电池电解液水分保持正常；若所述两个金属探头不导通，电流“为零”，则说明蓄电池内的电解液已经失水严重，蓄电池内部出现电解液失水故障，且电解液液面已经低于所述两个金属探头末端的位置；所述检测电解液失水的两个金属探头中的电流“为零”的故障信号就通过蓄电池表面上的电流监测模块将故障信号发送到整组蓄电池的数据采集器上，所述数据采集器就通过有线或无线网络系统将所述故障信号发送到后台多组蓄电池故障处理的上位机，经过处理后的故障信息再通过有线或无线网络系统最终发送到各个维护终端或移动终端，通知维护人员前去维护和处理。
本实用新型所提供蓄电池电解液失水故障现场观察及远程监测系统包括：伸入每个单体蓄电池外壳本体内部电解液之中的两个导电金属探头、每个蓄电池上的电流检测模块、数据采集器、检测和管理多组蓄电池的上位机、各个维护终端及移动终端，以及上述部件彼此之间通过有线或无线网络连接。所述电流检测模块安装在本单体蓄电池正极和负极之间，并由蓄电池正极和负极的接线端子连接给电流检测模块供电；所述每个电流检测模块均具有伸入对应的蓄电池内部的电解液腔的两个金属检测探头，伸入同一个所述电解液腔的两个所述金属探头之间通过所述电解液腔内的电解液导通或断开，以判断电解液失水故障；若所述电流检测模块检测到的该单体蓄电池两个金属探头的电流为“零”时，就将故障信号通过有线或无线方式发送至所述数据采集器；所述数据采集器接收所述各个电流检测模块上的电流信号和故障信号再发送至蓄电池组上位机，经过蓄电池组上位机处理后的数据和故障信号最后发生到各个维护终端或移动终端，以供维护人员知悉或前往处理故障和维护。
所述每个电流检测模块内包括电流检测模块、检测电流分析判断模块、供电模块、无线模块或有线传输模块、数/模转换模块、数据处理模块；
所述数据采集器内包括数据汇总模块、检测电流分析判断模块、供电模块、无线模块或有线传输模块、数据处理模块；
所述上位机内包括多组电池组数据汇总模块、故障分析判断模块、供电模块、无线模块或有线传输模块、数据处理模块、数据存储模块，同时还接受和处理来自其它动力机房内蓄电池组的电流数据值和电解液失水故障模块；
作为优选方案，所述蓄电池表面上的电流检测模块表面具有本单体显示蓄电池两个金属探头检测的电流数据值及电解液失水故障信号的第一显示屏；所述数据采集器表面上有显示整组蓄电池组各个单体蓄电池电解液失水故障第二显示屏。
作为优选方案，所述两个金属探头在电解液中的高度一般宜设定在电解液容量上部失水量为10％位置为宜，当然这个高度只是参考建议位置，也可以根据用户具体要求设置再高或再低一点。
作为优选方案，根据两个金属探头上通过的电流值大小可以判断蓄电池电解液失水严重程度，即若两个探头上通过的电流值大时，就说明两个金属探头浸入到电解液中长度较长；若两个探头上通过的电流值小时，就说明两个金属探头浸入到电解液中的长度就比较短浅或硫酸浓度比较少；若两个探头上通过的电流值为“零”，就说明两个金属探头已经没有电流通过了，说明两个金属探头已经与电解液液面完全断开接触了，电解液液面已经低于我们设定的最高位置了，本单体蓄电池电解液已经失水很严重而影响蓄电池的正常工作而出现故障了，提示维护人员需要进一步采取维护措施或者更新本单体蓄电池。
若所述电流检测模块电流信号为零，则通过数模转换模块，将故障信号发送至所述数据采集器，同时在本单体蓄电池上的第一显示屏显示蓄电池电解液失水故障信号，数据采集器将各个单体蓄电池汇集接收到的故障告警信息发送至所述上位机，同时在数据采集器表面上的第二显示屏显示蓄电池电解液失水故障信息，所述上位机将接收到的所述告警信息经过数据汇总和处理后，最后通过有线或无线通信网络发送至各个维护终端和移动终端，通知维护人员前往维护和处理。
所述两个金属探头穿过所述单体蓄电池外壳本体并竖直安装于所述蓄电池外壳本体上；所述两个金属探头通过信号连接线与本单体蓄电池表面上的电流检测模块相连；所述电流检测模块依靠与所述本单体蓄电池正极和负极端子分别相连供电；所述电流检测模块与所述数据采集器之间通过无线或有线通信连接。
所述两个金属探头、电流检测模块以及其连接信号连接线、供电线均经过耐酸碱性处理过的耐酸碱性液体腐蚀的器材。
进一步地，电流检测模块表面有本单体蓄电池的电流数据值及电流故障信号第一显示屏；整组蓄电池数据采集器表面也有整组蓄电池的电解液故障信号第二显示屏；
进一步地，本实用新型技术蓄电池电解液失水故障现场观察及远程监测系统还可以省略掉整组蓄电池数据采集器，而直接将单体蓄电池电解液失水故障信号发送到上位机，经过多组上位机数据汇总和处理后的所述故障信号再发送到各个维护终端和移动终端。
进一步地，本实用新型技术蓄电池电解液失水故障现场观察及远程监测系统除了检测本整组蓄电池组外，还可以同时监控其它动力机房整组蓄电池组的各个单体蓄电池电流数据值和电解液失水故障。
进一步地，本实用新型技术蓄电池电解液失水故障现场观察及远程监测系统还可以省略掉整组蓄电池数据采集器，而直接将单体蓄电池电流数据值和电解液失水故障信号发送到各个维护终端和移动终端。
进一步地，本实用新型技术蓄电池电解液失水故障现场观察及远程监测系统还可以应用到单个蓄电池电流数据值和电解液失水故障信号直接发送到维护终端和移动终端(手机)上，而无需有数据采集器和数据汇总及故障信号的上位机处理过程。
作为优选方案，电流检测模块、数据采集器、上位机之间均可以通过有线或无线网络方式连接和通信。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型的蓄电池电解液失水故障现场观察及远程监测系统通过设置至少一个与单体蓄电池相对应的电流检测模块，并使该电流检测模块具有伸入该单体蓄电池的电解液腔的两个金属检测探头，而利用电解液导电性能以实现金属检测探头的导通与断开，从而检测到伸入蓄电池电解液之中的两个金属探头之间通过的电流信号为“零”的故障信号或者“不为零”正常状态，维护人员也可以在现场直接通过检查本单体蓄电池上面的电流检测模块上的第一显示屏上的电流数值或电解液故障告警信息，就可以知道本单体蓄电池电解液是否失水，及时消除故障隐患；
2、本实用新型的蓄电池电解液失水故障现场观察及远程监测系统通过设置至少一个与单体蓄电池相对应的电流检测模块，并使该电流检测模块具有伸入本单体蓄电池电解液腔的两个金属探头，而利用电解液导电性能以实现两个金属探头的导通与断开，从而在电流检测模块产生检测到的蓄电池电解液失水故障电流信号为“零”的故障信号或者“不为零”正常状态，维护人员也可以在现场直接通过检查本单体蓄电池上面的电流检测模块上的第一显示屏上的电流数值或故障告警信息，并发送至数据采集器，最终通过所述上位机显示或发送出去，以便于维护人员远程就可以随时了解各个蓄电池电解液的失水情况，及时消除故障隐患。因此本实用新型技术可以通过现场直接检查和远程随时监控，起到双重监测效果，以确保蓄电池的正常安全运行。
实现对蓄电池电解液失水故障现场直接检查和远程监控进行双重监控。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例一中单体蓄电池电解液失水故障现场查看功能的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二中整组蓄电池电解液失水远程监测系统的网络拓扑结构示意图；
图3是本实用新型实施例四中小型机房内蓄电池组电解液失水故障的网络拓扑结构图；
图4是本实用新型实施例五中单体蓄电池网络拓扑结构图。
其中：
1.检测电流的两个金属探头；
2.电流检测模块正极供电线；
3.检测电流信号连接线；
4.电流检测模块及第一显示屏；
5.电流检测模块负极供电线；
6.蓄电池电解液；
7.单体蓄电池；
8.数据采集器及第二显示屏；
9.上位机；
10.移动终端或维护终端；
11.其它动力机房蓄电池组。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例一：现场直接查看蓄电池电解液失水故障
如图1和图2所示，图1所示为本实施例中具有蓄电池组电解液失水故障现场直接查看功能的单体蓄电池7的结构示意图。
本实施例中的每个所述检测探头如图1所示，其中，每个检测探头包括互相绝缘的两个金属探头1，所述两个金属探头1的前端从蓄电池外壳伸入到蓄电池外壳内部电解液适度高度之中，所述两个金属探头1的后端分别通过信号连接线3与所述蓄电池外壳表面上安装的所述电流检测模块4相连，蓄电池的正极负极通过供电线2和5给电流检测模块供电。
本实施例中的每个所述电流检测模块4如图1所示，将伸入同一个电解液腔的两个所述金属探头1之间通过所述蓄电池电解液腔内的电解液良导体特性导通或断开。具体的，当所述蓄电池电解液6浸没所述金属探头1时，由于电解液是良导体，伸入所述电解液腔内的两个所述金属探头1导通，即其上有电流通过，所述检测探头1将检测到的电流数据值发送至所述本单体蓄电池上面的电流检测模块4，并在电流检测模块4上面的第一显示屏显示所检测到的电流值；而当所述单体蓄电池7电解液因失水导致电解液下降，从而使浸没于所述电解液中的所述金属探头1暴露于所述电解液外悬空而断开时，伸入所述电解液腔内的两个所述金属探头1之间就电气断开，即没有电流通过，而所述电流检测模块4此时所检测到的电流数据值为“零”，并将该蓄电池电解液失水故障电流信号显示到电流检测模块4上面的第一显示屏上面，同时还发送电解液失水故障电流信号至所述数据采集器8，并在数据采集器8上面的第二显示屏上面显示电解液失水故障电流信号。
此时到现场维护的人员就可以通过查看单体蓄电池7上面的电流检测模块4上面的第一显示屏和数据采集器8上面的第二显示屏，检查每一节蓄电池是否存在电解液失水故障。从而维护人员可以很直观地就可以在现场及时发现整组蓄电池中的每一节单体蓄电池7内电解液是否发生失水故障，并及时维护和更新本电解液失水故障单体蓄电池。
需要说明的是，为实现上述检测过程，在本实施例中，所述电流检测模块4包括电解液失水故障电流检测模块、第一无线模块或有线传输模块、第一供电模块以及第一显示模块；所述第一供电模块的正极通过正极供电线2与蓄电池正极进行连接供电，所述第一供电模块的负极通过负极供电线5与蓄电池负极进行连接供电；所述电解液失水故障电流检测模块与所述第一供电模块及所述第一无线模块或有线传输模块连接；所述电解液失水故障电流检测模块通过所述第一显示模块与所述第一显示屏连接。
所述电解液失水故障电流检测模块用于检测所述电流数据值是否为“零”，并发送所述电流数据值和电解液失水故障信号至第一显示模块；所述第一供电模块用于将所述电流检测模块进行供电；所述第一显示模块用于将所读电流检测信号与电解液失水故障信号在第一显示屏上进行显示。
在本实施例中，所述两个金属探头在电解液中的高度一般设定在电解液容量上部失水量为10％位置左右，即所述两个金属探头从蓄电池外壳伸入的长度设定为当电解液容量失水量为10％时电解液液面与所述蓄电池内部壳体上表面的距离，可以理解的是，所述高度只是参考建议位置，也可以根据具体维护经验和要求设置更高或更低一点。
在本实施例中，所述金属探头1、所述连接线和所述供电线及电流检测模块都是经过防酸碱性腐蚀处理过的耐酸碱性腐蚀的器材，其物理和化学性能均与本单体蓄电池外壳相关材料性能完全相同。
实施例二：远程监测蓄电池组电解液失水故障
实施例二与实施例一所不同的是，实施例二不但可以现场查看到蓄电池7内电解液失水故障信息，而且还可以通过远程维护终端和移动终端监控到蓄电池电解液失水故障信息。
图2所示为本实施例中蓄电池7电解液失水故障远程监测系统的网络拓扑结构示意图，本单体蓄电池7电解液失水故障监测系统包括：具有伸入对应的所述蓄电池7电解液腔的检测探头(具体结构如实施例一所述)、单体电流检测模块4、数据采集器8、上位机9、维护终端或移动终端10以及与之相连接的数据信号连接线、供电线、其它动力机房的蓄电池11。当然蓄电池7和电流检测模块4的数量可以根据具体情况进行调整。
本实施例中的每个所述电流检测模块4如图1所示，将伸入同一个电解液腔的两个所述金属探头1之间通过所述蓄电池电解液腔内的电解液良导体特性导通或断开。具体的，当所述金属探头1浸没在所述电解液中时，由于电解液是良导体，伸入所述电解液腔内的两个所述金属探头1导通，即两个金属探头上有电流通过，所述检测探头将检测到的电流数据值发送至所述本单体蓄电池上面的电流检测模块4，并在蓄电池电流检测模块4上面的第一显示屏显示所检测到的电流值；而当所述蓄电池7电解液因失水导致电解液下降，从而使浸没于所述电解液中的所述两个金属探头1暴露于所述电解液面上面而悬空断开时，伸入所述电解液腔内的两个所述金属探头1之间就电气断开，即没有电流通过，而所述电流检测模块4此时所检测到的电流数据值为零，并将该蓄电池电解液失水故障电流信号显示到电流检测模块4上面的第一显示屏上面，同时还发送电解液失水故障电流信号至所述数据采集器8，并在数据采集器8上面的第二显示屏上面显示电解液失水故障信号。
所述数据采集器8可以接收整组各个单体蓄电池7所述电流检测模块4发送的电流为零的故障信号，并将所述电流为零故障信息发送至所述上位机9，而所述上位机9将处理后的电解液失水故障信号最后发送到维护终端或移动终端10，以便于维护人员通过所述上位机9对各个所述蓄电池7进行监测；当然所述上位机9还可以通过通信网络将接收到的所述实时数据发送至不同的维护终端或移动终端10，同时，所述上位机9实时对本组蓄电池组数据进行汇总、处理、显示等操作，此外所述上位机9还可以对其它动力机房内的蓄电池组进行数据进行汇总、处理、显示等操作。
需要说明的是，为了实现上述过程，所述数据采集器8包括第二无线模块或有线传输模块、第二供电模块、第二显示模块以及故障信号及数据采集汇总模块、数据处理模块；所述故障信号及数据采集汇总模块通过第二显示模块与所述第二显示屏连接；所述第二无线模块或有线传输模块、第二供电模块分别与所述故障信号及数据采集汇总模块相连；所述第二无线模块或有线传输模块还与所述电流检测模块以及所述蓄电池组上位机连接。
其中，第二供电模块提供各个模块所需的电能。所述第二无线模块或有线传输模块接收来自各个单体蓄电池电流检测模块4发送的电流数据值和电解液失水故障信号，并由所述故障信号及数据采集汇总模块汇总后，通过第二显示模块发送给第二显示屏进行显示故障信息。同时，故障信号及数据采集汇总模块还将汇总后的数据返回给第二无线模块或有线传输模块，所述第二无线模块或有线传输模块将汇总后的数据发送给上位机9。
需要说明的是，为了实现上述过程，所述上位机包括蓄电池组所有数据汇总模块、故障信号处理模块、第三无线模块或有线传输模块、第三供电模块以及第三显示模块；所述故障信号处理模块与所述蓄电池组所有数据汇总模块、所述第三无线模块或有线传输模块、所述第三供电模块、所述第三显示模块连接；所述蓄电池组所有数据汇总模块还与所述第三显示模块连接；所述第三无线模块或有线传输模块还与所述数据采集器连接。
其中，所述第三无线模块或有线传输模块接收来自各个多组数据采集器8发送的数据(包括各个蓄电池组的电流数据值、电解液失水故障电流信号)，并经所述所有数据汇总模块进行汇总，同时所述故障信号处理模块还可以根据所述数据进行处理，得到相应的故障信息，并将所述故障信息和所述数据及其它动力机房内蓄电池组11的电流数据及故障信息都发送给维护终端或移动终端10。
本实施例中由于采用了实施例一中的蓄电池7现场直接查看检测电流和故障信息，从而实现对蓄电池7电解液失水故障进行双重监测，从而提高监测效果，实现了不但可以现场查看到蓄电池7内电解液失水故障信息，而且还可以通过远程维护终端和移动终端监控到蓄电池电解液失水故障信息。
实施例三：根据电流检测模块中电流的变化检测电解液失水程度
与实施例一和二不同的是，随着所述蓄电池7电解液失水程度的增加，所述电解液不仅会出现液面下降的情况，而且所述电解液自身的浓度也会发生变化，如此，检测到的电流信号会发生一定程度的变化，而维护人员可以通过电流检测模块4上面的第一显示屏或者数据采集器8上面的第二显示屏或者所述上位机9或者维护终端10观察电流信号的变化以对所述蓄电池7内电解液失水程度做出判断和分析。当然，伸入所述电解液腔的两个所述金属探头1的长度可以根据需要进行设定，以使所述电流检测模块4所检测到的电流信号为零时，所述蓄电池7电解液失水程度刚好满足最大阈值要求，而该最大阈值也表示了蓄电池7在当前作业环境下的最低性能指标，而超过该最大阈值时也表示蓄电池7电解液失水所引起的安全隐患已达到了预设指标要求，如此，就需要对蓄电池7进行更换或者维护。
可以理解的是，为了及时将存在安全隐患的蓄电池7内电解液失水故障信息及时发送出去，示例性的，所述数据采集器8可以对接收到的所述检测电流信号进行判断。而当所述检测电流信号为零时，所述蓄电池组数据采集器8将故障信息显示到第二显示屏，同时还发送蓄电池电解液失水故障告警信息至所述上位机9，之后通过所述上位机9将接收到的所述故障告警信息通过通信网络进行发送给专业维修人员，以通知专业维修人员前往维护或更新。例如，所述上位机9可以根据接收到的所述故障告警信息及其它动力机房内蓄电池组11的故障信息发送至专业维修人员的手机，通知专业维修人员及时处理。当然，所述上位机9也可以直接显示所述故障告警信息，或者将所述故障告警信息分别转发至维护终端，例如监视设备或者维护人员的手机。此外，当检测到的电流数据值不为零时，所述蓄电池组数据采集器8在第二显示屏上仅显示检测电流数据值的值，同时还可以只是转发电流数据值至所述上位机9，当然也可以不发送检测电流值信息，直至出现电流数据值为零的故障情况才在第一显示屏和第二显示屏上显示故障信息，同时发送故障告警信息至所述上位机9，以及时将蓄电池电解液失水故障通过维护终端或者移动终端等设备告知检修人员。
实施例四：小型机房内检测蓄电池组电解液失水故障
如图3所示，与实施例二、三不同的是：
对于小型机房，若蓄电池组数量不是很多的情况下，也可以省略掉整组网络拓扑结构中数据采集器8，将整组每个单体蓄电池7上的电流检测模块4中检测到的电流数据值和故障信号直接发送到上位机9 进行数据汇总和处理，再将上位机9处理后的数据和故障信号最后发送到维护终端或移动终端10，通知维护人员前去维护处理。
实施例五：检测单体蓄电池失水故障
如图4所示，与实施例二、三、四不同的是：
对于单个蓄电池7，比如电动汽车上的单体蓄电池7的失水故障的检测，也可以省略掉整组网络拓扑结构中的数据采集器8和整组的上位机9，而将单体蓄电池7上的电流检测模块4中检测到的电流信号和故障信号直接发送到用户移动终端10(手机)，通知用户及时处理蓄电池电解液失水故障。
当然，可以理解的是，上述实施例中的蓄电池7电解液失水故障监测系统也可以同时对不同数量不同种类的蓄电池7电解液失水故障进行监测，而为了与各个蓄电池7内的电解液进行适配，可以对伸入所述蓄电池7内的金属探头1做出例如防腐等的处理。此外，本实施例中所采用的蓄电池7电解液失水故障也可以不限于上述实施例一～五中的蓄电池7，例如还可以不同种类不同型号的蓄电池实施电解液失水故障的实时双监控或单监控措施。
此外，所述金属探头1也可以通过设置于所述外壳本体上的安全阀或者所述外壳本体上的其它位置安装金属探头。而所述金属探头开孔在安装完成后可以通过防腐蚀密封胶进行密封。当然，还可以在所述金属探头1设置具有防腐防酸的保护层，以保证所述金属探头1可以长期稳定运行。所述电流检测模块4还可以与所述蓄电池组的其它单体蓄电池7正极和负极相连接而供电。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
所述蓄电池组数据采集器8可以通过有线或无线方式与所述上位机9及维护终端和移动终端连接。