本发明属于电池监测技术领域，尤其涉及一种通信机房电池组在线监测设备及监测方法。
背景技术：
通信机房使用蓄电池组作为-48v备用电源，正常状态下，备用电池组总是处于微电流浮充状态。因为电池组使用24节2v蓄电池串联，则其中某节蓄电池老化或失效将导致备用电源整体失效，因此能够定期检测每节蓄电池的状态至关重要。通信机房备用电源属于系统关键设备，则要求电池组绝不能存在与主线路断开连接的情况，即要求电池组在线监测系统仅能够并联到蓄电池组。
目前，在国内应用较为广泛的是定期人工巡检，由巡检员使用高精度万用表测量每节蓄电池端路电压，然后结合以往测量数据推测蓄电池状态。该方法缺点是需要人为干预，受到人员操作精度及失误情况的影响，也存在万用表精度和品牌的差异，同时仅凭借浮充端路电压较难准确确定电池性能，而且在偏远变电站等备用电池定期巡检则浪费人力。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种通信机房电池组在线监测设备及监测方法，该方法能够实时监测蓄电池组的性能状态，及时报告失效电池，同时免去人员手动测量的失误及不准确性可能。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案，包括：
本发明公开了一种通信机房电池组在线监测设备，用于监测通信机房中由n节蓄电池串联组成的蓄电池组，包括：霍尔电流传感器、mos开关、单片机和信号处理模块；
所述霍尔电流传感器串接到蓄电池组与充电器的浮充线路中；n节蓄电池串联形成n+1个节点，每个节点处分别连接电控线路和检测线路；所述电控线路通过负载电阻连接mos开关的漏极，同时与信号处理模块连接，所述检测线路直接连接信号处理模块；所述霍尔电流传感器、mos开关的栅极以及信号处理模块分别与单片机连接。
进一步地，所述信号处理模块包括：串联连接的精密放大器和精密模数转换器；所述精密模数转换器与所述单片机连接。
进一步地，每节蓄电池的端路电压经过所述检测线路到达信号处理模块，负载电阻两端的电压经过所述电控线路到达信号处理模块，信号处理模块将接收到的信号放大、转换成数字信号后传送给所述单片机。
进一步地，所述单片机与通信线路模块连接。
本发明公开了一种基于通信机房电池组在线监测设备的监测方法，包括以下步骤：
(1)n节蓄电池串联形成n+1个节点，采集相邻节点间的相对电压，判断每一个节点处的接线是否正常；如果正常，进入下一步，否则，报错处理；
(2)确定每节蓄电池的浮充电压uf[i]以及浮充电流if[i]；i＝12,…,n；
(3)顺序控制第i路mos开关导通，得到每节蓄电池的有载电压ur[i]，根据负载两侧电压得到对应的负载电流ir[i]，同时记录所述霍尔电流传感器数字采样值作为有载总电流ig[i]；据此得到流经对应蓄电池的电流为ib[i]＝ir[i]-ig[i]；
(4)以每节蓄电池的电动势和内阻为未知量，根据电压电流关系联立方程组求解每节蓄电池的内阻rb[i]及电动势e[i]；
(5)设定频次后，统计每节蓄电池的内阻rb[i]及电动势e[i]的平均值，根据所得到的平均值判定相应的蓄电池是否能够继续使用。
进一步地，所述步骤(1)中，如果相邻节点间的相对电压处于av-bv之间，则报告初始电压正常，否则,通过所述通信线路模块报告错误；其中，a、b为设定值。
进一步地，所述步骤(2)中，第i+1条检测线路与第i条检测线路的数字采样值的差值即为第i节蓄电池的浮充电压；霍尔电流传感器的数字采样值即为浮充电流。
进一步地，所述步骤(4)中，根据电压电流关系联立方程组具体为：
e[i]+if[i]*rb[i]＝uf[i]；
e[i]-ig[i]*rb[i]＝ur[i]。
进一步地，根据所得到的平均值判定相应的蓄电池是否能够继续使用，具体为：
若电动势e[i]的平均值小于对应蓄电池额定值的c倍，或者内阻rb[i]的平均值大于对应蓄电池额定值的d倍，则判定该蓄电池不能继续使用并发送错误报告；其中，c、d为设定值。
本发明有益效果：
本发明提供了一种通信机房电池组在线监测设备及监测方法，用户在简单安装和无需断开原有线路连接的情况下，能够实时监测蓄电池组的性能状态，及时报告失效电池，便于工作人员及时更换失效备用电池，提高系统的可靠性，同时免去人员手动测量的失误及不准确性可能，并且减少偏远地区机房监测的巡检人力开支。
附图说明
图1是本发明所述通信机房电池组在线监测设备的电路图；
其中，1、霍尔电流传感器，2、检测线路，3、电控线路，4、精密放大器，5、精密模数转换器，6、单片机，7、通信线路模块，8、充电器，9、蓄电池组，10、mos开关，11、负载电阻，12、数字线路。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明公开了一种通信机房电池组在线监测设备，如图1所示，包括：精密放大器4、精密模数转换器5、单片机6、通信线路模块7、mos开关10、负载、霍尔电流传感器1、检测线路2、电控线路3和数字线路12。
霍尔电流传感器1安装到蓄电池组9与充电器8浮充主线路中，信号输出连接到单片机6，蓄电池组9使用双线并联接入监测设备，其中一条线为电控线路3，连接到mos开关10并且连接到精密放大器4，mos开关10漏极都安装负载电阻11；另一条线为检测线路2，连接到精密放大器4，精密放大器4输出连接到精密模数转换器5，精密模数转换器5输出连接到单片机6，单片机6通过数字线路12连接到mos开关10，单片机6与通信线路模块7连接。
检测线路2与电控线路3分离的目的是消除电控线路3中较大负载电流导致线路产生过大压降而产生的不准确性。
蓄电池组9每节蓄电池端路电压经过检测线路2到达精密放大器4，放大后的信号进入精密模数转换器5，得到对应数字信号后传送给所述单片机6，同时，电控线路3的电压代表负载电阻11两端压降，电控线路3也经过检测线路2到达精密放大器4，放大后的信号进入精密模数转换器5，得到对应数字信号后传送给单片机6。
通信机房中，24节酸铅电池串联共有25个节点，每个节点使用双线并联接入监测设备，其中一条线为电控线路3走大电流，另一条线为检测线路2走微电流。
开始工作时，监测设备测试25个节点间的相对电压以确保每个节点连接正确，然后记录该25个节点间的相对电压作为浮充电压，记录霍尔电流传感器1数据作为浮充电流；监测设备利用内部mos开关10，通过电控线分别对24节蓄电池并联施加一定阻性负载，并且分别测试电控线两侧电压及检测线两端电压，同时记录霍尔电流传感器1数据作为有载电流，电控线两侧电压除以负载电阻11与mos开关10内阻之和，即得到了施加电流，而检测线两端电压为闭环电压，最后，联立方程组求解各节酸铅电池内阻，根据电池内阻及浮充电压确定电池性能状态。
本发明的通信机房电池组在线监测方法具体如下：
(1)确保节点连接正确
上电，监测设备通过检测线路2经过精密放大器4及精密模数转换器5到单片机6的采样值，测试25个节点间的相对电压，如果相邻节点电压处于1.8v-2.4v之间，则报告初始电压正常，继续步骤(2)，否则通过通信线路模块7报告错误；
(2)记录浮充电压及浮充电流
单片机6记录对应于检测线路2的数字采样值，相邻通道差值即为每节蓄电池的浮充电压uf[i]，其中i代表第1到24节蓄电池，记录霍尔电流传感器1数字采样值作为浮充电流，记作if[i]；
(3)记录有载电压、负载电流、有载总电流
单片机6顺序控制第i路mos开关10导通，同时记录对应检测线路2的数字采样值，得到每节蓄电池的有载电压，记作ur[i]，同时记录对应电控线路3的数字采样值，得到负载电阻11两侧电压，该电压除以负载电阻11值即得到对应负载电流ir[i]，同时记录霍尔电流传感器1数字采样值作为有载总电流，记作ig[i]，那么可以得到此时流经对应蓄电池的电流为ib[i]＝ir[i]-ig[i]；
(4)联立方程组求解电池内阻及电动势
由步骤(2)及步骤(3)得到的数据建立方程:
e[i]+if[i]*rb[i]＝uf[i]；
e[i]-ig[i]*rb[i]＝ur[i]；
其中，e[i]为各蓄电池电动势为未知量，rb[i]为各蓄电池内阻为未知量，i含义同步骤(2),即可求解e[i]及rb[i]。
(5)判断电池状态
步骤(2)到步骤(4)每十分钟进行一次，五次统计后获得e[i]及rb[i]的平均值，若e[i]小于对应蓄电池额定值的1.1倍或rb[i]大于对应蓄电池额定值的2倍，则判定该蓄电池性能下降不适宜继续使用，通过所述通信线路模块7报告错误。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。