一种蓄电池故障监测系统的制作方法

本发明涉及电力电源监测，具体涉及一种蓄电池故障监测系统。

背景技术：

1、变电站蓄电池组作为保护、控制、信号及通信装置的后备电源，其稳定性、耐用性和健康状态极为关键，目前蓄电池组的检测仍使用人工巡检的方式，易发生人为因素错误，且耗费大量人力。

2、蓄电池状态检测包含多个项目，例如外观检测、电压检测、内阻检测、电解液检测、电池容量检测等。其中电解液检测主要是检测电解液的液位和密度，因为电解液的液位和密度对电池性能的影响较大。

3、上述检测项目中，外观检测可以通过肉眼观察判断，而电压电测、内阻检测和电池容量检测都可以在蓄电池的外部通过检测仪器来完成；而电解液检测需要将蓄电池的顶部拆开，再将液位计和密度计插入到蓄电池内部的电解液中，再读取液位计和密度计的显示结果。

4、显然，现有技术中对蓄电池电解液的检测过程操作比较复杂、工作量大、比较耗时，有待改进。

技术实现思路

1、基于上述表述，本发明提供了蓄电池故障监测系统，可以简化电解液检测的操作、降低工作量。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种蓄电池故障在线监测系统，包括用于摆放蓄电池的放置架，还包括设置于放置架上方的相机模块以及用于驱动相机模块运动的驱动机构；在蓄电池的外壳顶部安装有中空的支撑筒，所述支撑筒的上端伸出至外壳的外部且支撑筒的下端伸入至外壳的内部；所述外壳的顶部设置有筒形的密封罩，所述密封罩罩住支撑筒，所述密封罩的顶部安装有透明的镜片；所述支撑筒内穿设有中空的活动管，所述活动管可以在支撑筒内自由升降，所述活动管的上端伸入至密封罩内且活动管的下端伸入至电解液内，在活动管的顶端同轴固定有环形件，所述活动管的下端连接有环形的浮子，所述浮子的密度小于蒸馏水的密度；所述活动管内穿设有活动杆，所述活动杆可以在活动管内自由升降，所述活动杆长度大于活动管的长度，所述活动杆的上端伸出至活动管外并进入密封罩内，所述活动杆的下端伸出活动管的下端并进入到电解液内，所述活动杆的下端固定有浮球，所述浮球的密度小于电解液的初始密度并大于蒸馏水的密度，所述活动杆的上端同轴固定有圆盘，所述圆盘的直径小于环形件的外径；所述圆盘的上表面涂有圆形的第一着色区域，第一着色区域与圆盘同心；所述环形件的上表面涂有环形的第二着色区域，所述第二着色区域与第一着色区域同心，所述第二作色区域的内径大于第一着色区域的直径；该系统还包括监测终端，所述监测检测每隔一段时间控制相机模块拍摄各组蓄电池顶部的图像，并对图像进行处理以计算第一着色区域和第二着色区域的面积变化率，根据两者的面积变化率判断电极液的异常状态类型，并向管理人员发送异常报警信息。

4、作为优选方案：所述驱动机构包括导向杆、滑行座、丝杆和电机，所述导向杆位于放置架的上方且沿着放置架的宽度方向设置，所述导向杆的两端分别通过一组竖向的支柱与放置架连接固定；所述滑行座上固定有滑套，所述导向杆穿过滑套，使得滑套可以在导向杆上来回滑动；所述丝杆位于放置架的上方并平行于导向杆，所述丝杆的一端与一组支柱转动连接，所述丝杆的另一端与电机的输出轴同轴连接，所述电机的壳体与另一组支柱连接固定；在滑行座上还固定有螺纹套，所述丝杆穿过螺纹套并与螺纹套适配；所述相机模块固定在滑行座上，且相机模块的镜头朝向下方。

5、作为优选方案：所述监测终端包括主控模块、存储模块、图像处理模块、分析判断模块、驱动模块、通信模块和电源模块；所述分析判断模块包括计算单元、比对单元以及判断单元；每隔一段时间主控模块控制相机模块拍摄当前蓄电池顶部的第一着色区域和第二着色区域，拍摄完当前蓄电池后主控模块控制电机转动，从而驱动相机模块一定至下一蓄电池的正上方，完成下一蓄电池的拍摄；拍摄完全部蓄电池后主控模块控制电机反转使相机模块复位；相机模块拍摄到的各个蓄电池的图像数据被保存在存储模块内；对于各个蓄电池，图像处理模块从存储模块中调取图像数据，并对图像进行二值化处理以获取第一着色区域和第二着色区域的清晰轮廓，接着图像处理模块将第一着色区域和第二着色区域分割出来，图像处理模块对分割出的图像进行放大；接着计算单元对放大图像中的第一着色区域和第二着色区域进行网格化处理，通过第一着色区域和第二着色区域覆盖的网格数量确定第一着色区域和第二着色区域的面积；计算单元将计算出的第一着色区域的面积与其初始面积比较大小，并计算第一着色区域的面积变化率，计算单元将计算出的第二着色区域的面积与其初始面积比较大小，并计算第二着色区域的面积变化率；比对单元将第一着色区域的面积变化率与预设第一阈值和第二阈值进行比较，得到第一比对结果；比对单元将第二着色区域的面积变化率与预设的第三阈值和第四阈值进行比较，得到第二比对结果；且比对单元将第一着色区域的面积连续变化率和第二着色区域的面积连续变化率进行比较，比对两者的变化趋势，得到第三比对结果；所述判断单元根据第一、第二和第三比对结果来判断蓄电池电解液的状态，在电解液出现异常状态时判断其异常类型并将异常类型反馈至主控模块；主控模块接收到异常信息后控制通信模块向外部设备发送报警信息。

6、作为优选方案：当第二着色区域的面积变大且其面积变化率超过第三阈值，判断可能因为高温环境或是充电过充导致电解液膨胀而液面升高。

7、作为优选方案：当第一着色区域的面积变大且其面积变化率超过第一阈值，且第二着色区域的面积变小且其面积变化率超过第四阈值，判断电解液的浓度过大，此时判断电解液可能失水严重导致电解液液面下降，可能需要补充蒸馏水。

8、作为优选方案：当第一着色区域的面积变大且其面积变化率超过第一阈值，且第二着色区域的面积变小，判断电解液中的硫酸和蒸馏水可能出现了分层。

9、作为优选方案：当第一着色区域的面积变小且其面积变化率超过第二阈值，且第二着色区域的面积变小且其面积变化率超过第四阈值，判断电解液可能出现了漏液。

10、作为优选方案：当连续几次拍摄比对，第一着色区域的面积和第二着色区域的面积均持续变小，且两者的变小的速度较小，则判断电极液可能有晶体析出，导致电极液浓度缓慢降低。

11、作为优选方案：所述镜片可以是凸透镜。

12、与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：通过该系统可以辅助监测蓄电池电极液的状态，并大致判断电极液是否异常以及异常的类型，并可实现远程报警。使用该系统后，无需每次人工到现场将蓄电池的顶部拆开，再将液位计和密度计插入到蓄电池内部的电解液中进行检测。可以减少维护人员到现场的次数，简化操作，减少电解液检测的工作量。

技术特征：

1.一种蓄电池故障在线监测系统，包括用于摆放蓄电池的放置架，其特征是：还包括设置于放置架上方的相机模块以及用于驱动相机模块运动的驱动机构；在蓄电池的外壳顶部安装有中空的支撑筒，所述支撑筒的上端伸出至外壳的外部且支撑筒的下端伸入至外壳的内部；所述外壳的顶部设置有筒形的密封罩，所述密封罩罩住支撑筒，所述密封罩的顶部安装有透明的镜片；所述支撑筒内穿设有中空的活动管，所述活动管可以在支撑筒内自由升降，所述活动管的上端伸入至密封罩内且活动管的下端伸入至电解液内，在活动管的顶端同轴固定有环形件，所述活动管的下端连接有环形的浮子，所述浮子的密度小于蒸馏水的密度；所述活动管内穿设有活动杆，所述活动杆可以在活动管内自由升降，所述活动杆长度大于活动管的长度，所述活动杆的上端伸出至活动管外并进入密封罩内，所述活动杆的下端伸出活动管的下端并进入到电解液内，所述活动杆的下端固定有浮球，所述浮球的密度小于电解液的初始密度并大于蒸馏水的密度，所述活动杆的上端同轴固定有圆盘，所述圆盘的直径小于环形件的外径；所述圆盘的上表面涂有圆形的第一着色区域，第一着色区域与圆盘同心；所述环形件的上表面涂有环形的第二着色区域，所述第二着色区域与第一着色区域同心，所述第二作色区域的内径大于第一着色区域的直径；该系统还包括监测终端，所述监测检测每隔一段时间控制相机模块拍摄各组蓄电池顶部的图像，并对图像进行处理以计算第一着色区域和第二着色区域的面积变化率，根据两者的面积变化率判断电极液的异常状态类型，并向管理人员发送异常报警信息。

2.根据权利要求1所述的蓄电池故障监测系统，其特征是：所述驱动机构包括导向杆、滑行座、丝杆和电机，所述导向杆位于放置架的上方且沿着放置架的宽度方向设置，所述导向杆的两端分别通过一组竖向的支柱与放置架连接固定；所述滑行座上固定有滑套，所述导向杆穿过滑套，使得滑套可以在导向杆上来回滑动；所述丝杆位于放置架的上方并平行于导向杆，所述丝杆的一端与一组支柱转动连接，所述丝杆的另一端与电机的输出轴同轴连接，所述电机的壳体与另一组支柱连接固定；在滑行座上还固定有螺纹套，所述丝杆穿过螺纹套并与螺纹套适配；所述相机模块固定在滑行座上，且相机模块的镜头朝向下方。

3.根据权利要求2所述的蓄电池故障监测系统，其特征是：所述监测终端包括主控模块、存储模块、图像处理模块、分析判断模块、驱动模块、通信模块和电源模块；所述分析判断模块包括计算单元、比对单元以及判断单元；每隔一段时间主控模块控制相机模块拍摄当前蓄电池顶部的第一着色区域和第二着色区域，拍摄完当前蓄电池后主控模块控制电机转动，从而驱动相机模块一定至下一蓄电池的正上方，完成下一蓄电池的拍摄；拍摄完全部蓄电池后主控模块控制电机反转使相机模块复位；相机模块拍摄到的各个蓄电池的图像数据被保存在存储模块内；对于各个蓄电池，图像处理模块从存储模块中调取图像数据，并对图像进行二值化处理以获取第一着色区域和第二着色区域的清晰轮廓，接着图像处理模块将第一着色区域和第二着色区域分割出来，图像处理模块对分割出的图像进行放大；接着计算单元对放大图像中的第一着色区域和第二着色区域进行网格化处理，通过第一着色区域和第二着色区域覆盖的网格数量确定第一着色区域和第二着色区域的面积；计算单元将计算出的第一着色区域的面积与其初始面积比较大小，并计算第一着色区域的面积变化率，计算单元将计算出的第二着色区域的面积与其初始面积比较大小，并计算第二着色区域的面积变化率；比对单元将第一着色区域的面积变化率与预设第一阈值和第二阈值进行比较，得到第一比对结果；比对单元将第二着色区域的面积变化率与预设的第三阈值和第四阈值进行比较，得到第二比对结果；且比对单元将第一着色区域的面积连续变化率和第二着色区域的面积连续变化率进行比较，比对两者的变化趋势，得到第三比对结果；所述判断单元根据第一、第二和第三比对结果来判断蓄电池电解液的状态，在电解液出现异常状态时判断其异常类型并将异常类型反馈至主控模块；主控模块接收到异常信息后控制通信模块向外部设备发送报警信息。

4.根据权利要求3所述的蓄电池故障监测系统，其特征是：当第二着色区域的面积变大且其面积变化率超过第三阈值，判断可能因为高温环境或是充电过充导致电解液膨胀而液面升高。

5.根据权利要求3所述的蓄电池故障监测系统，其特征是：当第一着色区域的面积变大且其面积变化率超过第一阈值，且第二着色区域的面积变小且其面积变化率超过第四阈值，判断电解液的浓度过大，此时判断电解液可能失水严重导致电解液液面下降，可能需要补充蒸馏水。

6.根据权利要求3所述的蓄电池故障监测系统，其特征是：当第一着色区域的面积变大且其面积变化率超过第一阈值，且第二着色区域的面积变小，判断电解液中的硫酸和蒸馏水可能出现了分层。

7.根据权利要求3所述的蓄电池故障监测系统，其特征是：当第一着色区域的面积变小且其面积变化率超过第二阈值，且第二着色区域的面积变小且其面积变化率超过第四阈值，判断电解液可能出现了漏液。

8.根据权利要求3所述的蓄电池故障监测系统，其特征是：当连续几次拍摄比对，第一着色区域的面积和第二着色区域的面积均持续变小，且两者的变小的速度较小，则判断电极液可能有晶体析出，导致电极液浓度缓慢降低。

9.根据权利要求1所述的蓄电池故障监测系统，其特征是：所述镜片可以是凸透镜。

技术总结
本发明涉及一种蓄电池故障在线监测系统，包括用于摆放蓄电池的放置架，还包括设置于放置架上方的相机模块；在蓄电池的外壳顶部安装有支撑筒，支撑筒内穿设有中空的活动管，活动管的下端伸入至电解液内，在活动管的顶端同轴固定有环形件，活动管的下端连接有环形的浮子；活动管内穿设有活动杆，活动杆的下端进入到电解液内，活动杆的下端固定有浮球，活动杆的上端同轴固定有圆盘，圆盘的上表面涂有圆形的第一着色区域，环形件的上表面涂有环形的第二着色区域；该系统还包括监测终端，计算第一着色区域和第二着色区域的面积变化率，根据两者的面积变化率判断电极液的异常状态类型，并向管理人员发送异常报警信息。

技术研发人员：陈晨,曹光平,陈媚,刘毅,梁世进
受保护的技术使用者：浙江科畅电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17