本发明实施例涉及蓄电池信息获取和模型构建技术领域，具体涉及一种蓄电池运行参数在线感知与健康模型构建系统及方法。
背景技术：
阀控式密封铅酸蓄电池(vrla)近几年在电力部门大量投入使用，由于其无污染、少维护等特点，目前已全面取代了传统蓄电池。但各厂商的vrla蓄电池质量参差不齐，许多缺乏电池测试和维护计划的电源系统用户都已得到了这样一个惨痛的教训，即在市电断电时，系统没能维持几分钟就陷入瘫痪，引起这一严重后果的因素源于蓄电池。很多电源系统用户已经意识到通过对电池实时监测可以及时发现蓄电池潜在的危险。因此制定一个完整、有效、定期的蓄电池维护测试规程是非常重要的。从长远来看，不仅能确保系统安全运行也可节约大量维护成本及避免不必要的损失。
为了实现对蓄电池系统的有效维护，国内外的大量科技人员研制了很多方法来检测蓄电池性能，如容量放电法、电压巡检法、湿度测量法、电导测量法、中点法、放电曲线及内阻法等等。在实际应用中，上述方法各有利弊，较为常见的方法主要有：容量放电法、电压巡检法。但容量放电法一般需要较长的时间，而电压巡检法往往很难真实地反映蓄电池的运行状况。由于这两种方法的电路原理比较简单，所以目前国内很多蓄电池测试仪厂家都是采用了这两种方法来实现蓄电池的维护。而国外的很多著名的蓄电池测试设备生产厂家很早就开始研究蓄电池内阻与其性能的关系，并取得了很多可喜的成果，将其运用到实践当中，取得了较好的效果。目前，国内也有少数厂家正在进行此项研究，用内阻检测法判定蓄电池性能，实现免维护密封铅酸蓄电池的在线维护,是目前公认的最佳方案之一。但由于蓄电池的内阻一般都很小，满容量时，内阻一般为几个毫欧,甚至零点几个毫欧，一般400ah的蓄电池内阻大约为0.5毫欧左右，因此内阻法在实现时有较大的技术难度。
目前，在国外对蓄电池内阻与容量的关系的研究正方兴未艾，相关的产品也有不少，如美国alber公司、日本日置公司等都有相应的产品，但由于蓄电池内阻很小，并且蓄电池容量的变化是一个很复杂的电化学反应过程，所以内阻测量和容量预估的精度很难做到很高。
最近几年，蓄电池监测系统的发展逐步趋向于设备的轻便小型化、高可靠性、远程控制等，进一步优化蓄电池的智能化管理、延长蓄电池的使用寿命是蓄电池监测系统的首要任务之一。另外，迄今为止，蓄电池容量的计算，国际上还没有一种公认的简便快捷的方法，这也是需要以后大力研究的一个方向。
技术实现要素：
为此，本发明实施例提供一种蓄电池运行参数在线感知与健康模型构建系统及方法，通过对蓄电池运行参数进行在线感知获取并构建健康模型，从而提升电网通信服务的保障能力，在确保电力系统安全、稳定运行的同时，减少因盲目更换蓄电池带来的使用成本和维护工作。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明实施例的一个方面，提供了一种蓄电池运行参数在线感知与健康模型构建系统，包括蓄电池运行参数在线感知单元和信息传输单元，其中，
所述蓄电池运行参数在线感知单元用于获取影响蓄电池使用寿命和运行状态的参数；
所述信息传输单元用于根据获取的参数构建电池的健康模型。
作为本发明的一种优选方案，所述参数包括电池电动势、开路电压和工作电压；且，
所述电池电动势的数值与达到稳定状态时的开路电压相同；
在电池接通有负载的状态下，蓄电池的工作电压低于开路电压。
作为本发明的一种优选方案，所述参数包括电池容量。
作为本发明的一种优选方案，所述电池容量包括额定容量和实际容量。
作为本发明的一种优选方案，所述参数包括内阻，且所述内阻包括欧姆内阻和极化内阻；
所述欧姆内阻随电流密度的对数值的增大而呈线性增大趋势。
作为本发明的一种优选方案，所述参数包括循环寿命。
作为本发明的一种优选方案，所述参数包括电池能量，且所述电池能量包括实际电池能量和理论电池能量。
作为本发明的一种优选方案，以电池能量作为比照参数时，采用比能量进行比较，且电池的实际比能量与理论比能量的关系为：
w实＝w理×kv×kr×km；其中，
w实为实际比能量，w理为理论比能量，kv为电压效率，kr为反映效率，km为质量效率。
作为本发明的一种优选方案，所述参数包括储存性能，且所述储存性能采用单位时间下自放电过程中的容量下降的百分比表示。
在本发明的另一个方面，还提供了一种蓄电池运行参数在线感知与健康模型构建方法，采用根据上述所述的蓄电池运行参数在线感知与健康模型构建系统。
本发明的实施方式具有如下优点：
通过对蓄电池的运行参数进行在线感知，并对获得的参数进行反馈，基于上述运行参数针对性地构建电池的健康模型，从而达到提升电网通信服务的保障能力，在确保电力系统安全、稳定运行的同时，减少因盲目更换蓄电池带来的使用成本和维护工作的效果。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种蓄电池运行参数在线感知与健康模型构建系统，包括蓄电池运行参数在线感知单元和信息传输单元，通过感知技术获取影响蓄电池使用寿命、运行状态的参数并构建蓄电池的健康模型。
具体参数主要包含：
第一种：电池电动势、开路电压、工作电压
当蓄电池用导体在外部接通时，正极和负极的电化学反应自发地进行，倘若电池中电能与化学能转换达到平衡时，正极的平衡电极电势与负极平衡电极电势的差值，便是电池电动势，它在数值上等于达到稳定值时的开路电压。电动势与单位电量的乘积，表示单位电量所能作的最大电功。但电池电动热与开路电压意义不同：电动势可依据电池中的反应利用热力学计算或通过测量计算，有明确的物理意义。后者只在数字上近于电动势，需视电池的可逆程度而定。电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池正极电极电势与负极电极电势之差。电池工作电压是指电池有电流通过(闭路)的端电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的工作电压低于开路电压。
第二种：容量
电池容量是指电池储存电量的数量，以符号c表示。常用的单位为安培小时，简称安时(ah)或毫安时(mah)。电池的容量可以分为额定容量(标称容量)、实际容量。
(1)额定容量：额定容量是指电池在25℃环境温度下，以10小时率电流放电，应该放出最低限度的电量(ah)。
a、放电率：放电率是针对蓄电池放电电流大小，分为时间率和电流率。放电时间率指在一定放电条件下，放电至放电终了电压的时间长短。依据iec标准，放电时间率有20，10，5，3，1，0.5小时率及分钟率，分别表示为：20hr，10hr，5hr，3hr，2hr，1hr，0.5hr等。
b、放电终止电压：铅蓄电池以一定的放电率在25℃环境温度下放电至能再反复充电使用的最低电压称为放电终了电压。大多数固定型电池规定以10hr放电时(25℃)终止电压为1.8v/只。终止电压值视放电速率和需要而夫定。通常，为使电池安全运行，小于10hr的小电流放电，终止电压取值稍高，大于10hr的大电流放电，终止电压取值稍低。在通信电源系统中，蓄电池放电的终止电压，由通信设备对基础电压要求而定。放电电流率是为了比较标称容量不同的蓄电池放电电流大小而设立的，通常以10小时率电流为标准，用i10表示，3小时率及1小时率放电电流则分别以i3、i1表示。
c、额定容量：固定铅酸蓄电池规定在25℃环境下，以10小时率电流放电至终了电压所能达到的额定容量。10小时率额定容量用c10表示。10小时率的电流值为其它小时率下容量表示方法为，3小时率容量(ah)用c3表示，在25℃环境温度下实测容量(ah)是放电电流与放电时间(h)的乘积，阀控铅酸固定型电池c3和i3值应该为：
c3＝0.75c10(ah)；
i3＝2.5i10(h)；
1小时定容量(ah)用c1表示，实测c1和i1值应为：
c1＝0.55c10(ah)；
i1＝5.5i10(h)。
(2)实际容量
实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为ah。
3、内阻
电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电压。电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。
欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。
4、循环寿命
蓄电池经历一次充电和放电，称为一次循环(一个周期)。在一定放电条件下，电池工作至某一容量规定值之前，电池所能承受的循环次数，称为循环寿命。
各种蓄电池使用循环次数都有差异，传统固定型铅酸电池约为500～600次，起动型铅酸电池约为300～500次。阀控式密封铅酸电池循环寿命为1000～1200次。影响循环寿命的因素一是厂家产品的性能，二是维护工作的质量。固定型铅电池用寿命，还可以用浮充寿命(年)来衡量，阀控式密封铅酸电池浮充寿命在10年以上。
对于起动型铅酸蓄电池，按我国机电部颁标准，采用过充电耐久能力及循环耐久能力单元数来表示寿命，而不采用循环次数表示寿命。即过充电单元数应在4以上，循环耐久能力单元数应在3以上。
5、能量
电池的能量是指在一定放电制度下，蓄电池所能给出的电能，通常用瓦时(wh)表示。
电池的能量分为理论能量和实际能量。理论能量w理可用理论容量c理和电动势(e)的乘积表示，即：
w理＝c理e；
电池的实际能量为一定放电条件下的实际容量c实与平均工作电压u平的乘积，即
w实＝c实u平
常用比能量来比较不同的电池系统。比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能，单位分别是wh/kg或wh/l。
比能量有理论比能量和实际比能量之分。前者指1kg电池反应物质完全放电时理论上所能输出的能量。实际比能量为1kg电池反应物质所能输出的实际能量。
由于各种因素的影响，电池的实际比能量远小于理论比能量。实际比能量和理论比能量的关系可表示如下：
w实＝w理×kv×kr×km；
式中，kv为电压效率，kr为反映效率，km为质量效率。
电压效率是指电池的工作电压与电动势的比值。电池放电时，由于电化学极化、浓差极化和欧姆压降，工作电压小于电动势。
反应效率表示活性物质的利用率。
电池的比能量是综合性指标，它反映了电池的质量水平，也表明生产厂家的技术和管理水平。
6、储存性能
蓄电池在贮存期间，由于电池内存在杂质，如正电性的金属离子，这些杂质可与负极活性物质组成微电池，发生负极金属溶解和氢气的析出。又如溶液中及从正极板栅溶解的杂质，若其标准电极电位介于正极和负极标准电极电位之间，则会被正极氧化，又会被负极还原。所以有害杂质的存在，使正极和负极活性物质逐渐被消耗，而造成电池丧失容量，这种现象称为自放电。
电池自放电率用单位时间内容量降低的百分数表示：即用电池贮存前(c10’)(c10”)容量差值和贮存时间t(天、月)的容量百分数表示。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。