CN117439220B - 一种便携储能电源及便携储能电源柜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种便携储能电源，其包括壳体、安装在壳体两侧的把手、安装在壳体内部的多个蓄电池组、安装在壳体内的充电装置和安装在壳体上的外部供电装置；充电装置与多个蓄电池组连接，其为蓄电池组进行充电；外部供电装置一端与蓄电池组连接，另一端连接供电设备，其用于从蓄电池组获取电能，并为供电设备供电；还包括：故障诊断平台，故障诊断平台获取蓄电池组的运行参数，并将运行参数进行分析以对蓄电池组的健康状态进行评估，并对蓄电池组进行故障诊断，并在发现故障时及时发出预警信息。该便携储能电源能够实时监测蓄电池组的运行参数，以实现对蓄电池组的健康状态的评估，并在发现故障时及时报警，提高了该储能电源维护的及时性和有效性。
Description
技术领域
本发明涉及储能设备技术领域，具体涉及一种便携储能电源及便携储能电源柜。
背景技术
储能电源一般指具有储存电能的移动电源，它是一种安全、便携、稳定环保的小型储能***，可以将电能转化为其他形式的能量进行储存，然后在需要时将其再次转化为电能输出，采用内置高能量密度的锂离子电池来提供稳定交、直流电输出的电源***，储能电源储能体积小、重量轻，可以用于平衡电网负荷、应对电网波动、提供备用电源、储存可再生能源、调节电压频率等多种功能，在户外活动和应急救灾中有广泛应用。
然而现有的储能电源的维护主要是通过停电后由维护人员进行检修，很难真正的实现快速的状态检修，而且实际的运行过程中储能设备起到了备用容量的作用，而且储能设备存在很多的外部的需要自动监测和控制的状态，因此，传统的储能电源极难进行高效控制和维护。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种便携储能电源及便携储能电源柜。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种便携储能电源其包括壳体、安装在壳体两侧的把手、安装在壳体内部的多个蓄电池组、安装在壳体内的充电装置和安装在壳体上的外部供电装置；
所述充电装置与所述多个蓄电池组连接，其用于为所述蓄电池组进行充电；
所述外部供电装置一端与所述蓄电池组连接，另一端连接供电设备，其用于从所述蓄电池组获取电能，经电流转换后为所述供电设备供电；
还包括：故障诊断平台，所述故障诊断平台用于获取蓄电池组的运行参数，并将所述运行参数进行分析以对蓄电池组的健康状态进行评估，并对蓄电池组进行故障诊断，并在发现故障时及时发出预警信息。
优选地，所述充电装置为太阳能充电板，所述太阳能充电板用于将太阳能转化为电能存储到所述蓄电池内。
优选地，所述故障诊断平台包括：电池传感器单元、主控单元、第一通信单元和故障诊断单元；
所述电池传感器单元，用于实时采集蓄电池组的实时运行参数；
所述主控单元，用于接收和处理所述实时运行参数；
所述第一通信单元，用于使所述主控单元与所述故障诊断单元建立通信连接；
所述故障诊断单元，用于接收处理后的实时运行参数，并基于接收到的实时运行参数蓄电池组的健康状态进行评估，并对蓄电池组进行故障诊断，并在发现故障时及时发出预警信息。所述太阳能充电板包括：多个光伏充电单元、第二通信单元和监测单元；
多个所述光伏充电单元通过所述第二通信单元与所述监测单元通信连接；
所述监测单元用于监测所述光伏充电单元的运行状态；
所述光伏充电单元用于将采集的太阳能转化为电能并将其存储到所述蓄电池内。
优选地，所述光伏充电单元包括：太阳能光伏板和过电保护单元；所述太阳能光伏板通过所述过电保护单元与所述蓄电池组充电连接；所述过电保护单元用于对所述蓄电池组的充放电过程进行控制并提供过电保护。
优选地，所述监测单元包括：数据采集子单元；所述数据采集子单元用于采集各太阳能光伏板的运行状态数据，并将其传输至故障诊断平台；所述故障诊断平台用于对接收的运行状态数据进行分析和处理，分析各光伏充电单元的运行状态，并在所述光伏充电单元工作异常时进行报警。
优选地，所述数据采集子单元包括由多个传感器节点和一个基站设备构成的无线传感器网络，所述传感器节点用于采集监测位置的运行状态数据，并将其传输至基站设备，所述基站设备汇聚各传感器节点采集的运行状态数据，并将其传输至所述故障诊断平台。
优选地，所述基站设备设于监测区域的中心位置，各传感器节点部署在各光伏供电单元的监测位置，部署完成后，各传感器节点和基站设备按照预设的成簇机制构成一分簇结构的无线传感器网络，其中，所述传感器节点包括功率不同的普通节点和特殊节点。
优选地，所述各传感器节点和基站设备按照预设的成簇机制构成一分簇结构的无线传感器网络，具体是：
S1:部署完成后，基站设备进行全网广播，各传感器节点接收到广播后，将携带有自身信息发送至所述基站设备，所述传感器节点的自身信息包括ID信息、位置信息、能量信息、功率信息；
S2:所述基站设备接收到各传感器节点发送的自身信息后，所述基站设备获取各传感器节点的当前剩余能量值，并将其当前剩余能量值按照降序排列，取排序靠前的K个的传感器节点作为簇首；
其中，K的值可通过下式计算得到：
式中，表示向上取整，N为传感器节点数，m为特殊节点占所有传感器节点数的比例，h为所述特殊节点个数与普通节点个数的比值大小，α为环境影响度因子，其与传感器网络所处外部环境有关，S为监测区域的面积，/>为监测区域内的所有特殊节点到基站设备之间距离的平均值，/>为监测区域内的所有普通节点到基站设备之间距离的平均值。
S3:以选出的簇首Ch(i)为中心，以半径Ri为搜索半径，搜索该簇首附近的传感器节点，并将该传感器节点加入对应的簇首中，成为该簇首的簇成员节点；
S4:若所有传感器节点均加入到对应的簇首中，则无线传感器网络构建完成；
S5:若存在未成簇的传感器节点，则获取未成簇的传感器节点的当前剩余能量值，并将其当前剩余能量值进行降序排列，选取当前剩余能量值最大的传感器节点j作为簇首，以半径Rj为搜索半径，搜索该簇首附近的传感器节点，并将搜索到的传感器节点加入到对应的簇首中，成为该簇首的簇成员节点；
S5:重复步骤S4-S5，直至所有传感器节点均成簇，则分簇结构的无线传感器网络构建完成。
一种便携储能电源柜，其包括有如上的便携储能电源。
本发明的有益效果为：本发明提供一种便携储能电源，该便携储能电源能够实时监测蓄电池组的运行参数，以实现对蓄电池组的健康状态进行评估，并在发现故障时及时报警，提高了该储能电源维护的及时性和有效性，同时本发明还提供一种保护该便携储能电源的便携储能电源柜。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的便携储能电源的框架结构图；
图2是本发明实施例提供的故障诊断平台的框架结构图；
图3是本发明实施例提供的太阳能充电板的框架结构图。
附图标记：蓄电池组1，充电装置2，外部供电装置3，故障诊断平台4，供电设备5，电池传感器单元41，主控单元42，第一通信单元43，故障诊断单元44，光伏充电单元6，第二通信单元7，监测单元8。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-3，一种便携储能电源其包括壳体、安装在壳体两侧的把手、安装在壳体内部的多个蓄电池组1、安装在壳体内的充电装置2和安装在壳体上的外部供电装置3；
所述充电装置2与所述多个蓄电池组1连接，其用于为所述蓄电池组1进行充电；
所述外部供电装置3一端与所述蓄电池组1连接，另一端连接供电设备5，其用于从所述蓄电池组1获取电能，经电流转换后为所述供电设备5供电；
还包括：故障诊断平台4，所述故障诊断平台用于获取蓄电池组的运行参数，并将所述运行参数进行分析以对蓄电池组1的健康状态进行评估，并对蓄电池组进行故障诊断，并在发现故障时及时发出预警信息。
优选地，所述充电装置2为太阳能充电板，所述太阳能充电板用于将太阳能转化为电能存储到所述蓄电池组1内。
优选地，所述故障诊断平台4包括：电池传感器单元41、主控单元42、第一通信单元43和故障诊断单元44；
优选地，所述电池传感器单元41包括：电流传感器、电压传感器、温湿度传感器和电阻测量器。
所述电池传感器单元41，用于实时采集蓄电池组的实时运行参数；
所述主控单元42，用于接收和处理所述实时运行参数；
所述第一通信单元43，用于使所述主控单元42与所述故障诊断单元44建立通信连接；
所述故障诊断单元44，用于接收处理后的实时运行参数，并基于接收到的实时运行参数蓄电池的健康状态进行评估，并对蓄电池组1进行故障诊断，并在发现故障时及时发出预警信息。
所述太阳能充电板包括：多个光伏充电单元6、第二通信单元7和监测单元8；多个所述光伏充电单元6通过所述第二通信单元7与所述监测单元8通信连接；所述监测单元8用于监测所述光伏充电单元6的运行状态；所述光伏充电单元6用于将采集的太阳能转化为电能并将其存储到所述蓄电池组1内。
优选地，所述光伏充电单元6包括：太阳能光伏板和过电保护单元；所述太阳能光伏板通过所述过电保护单元与所述蓄电池组充电连接；所述过电保护单元用于对所述蓄电池组1的充放电过程进行控制并提供过电保护。
优选地，所述监测单元8包括：数据采集子单元；所述数据采集子单元用于采集各太阳能光伏板的运行状态数据，并将其传输至故障诊断平台4；所述故障诊断平台4用于对接收的运行状态数据进行分析和处理，分析各光伏充电单元的运行状态，并在所述光伏充电单元工作异常时进行报警。
优选地，所述数据采集子单元包括由多个传感器节点和一个基站设备构成的无线传感器网络，所述传感器节点用于采集监测位置的运行状态数据，并将其传输至基站设备，所述基站设备汇聚各传感器节点采集的运行状态数据，并将其传输至所述故障诊断平台4。
优选地，所述基站设备设于监测区域的中心位置，各传感器节点部署在各光伏供电单元的监测位置，部署完成后，各传感器节点和基站设备按照预设的成簇机制构成一分簇结构的无线传感器网络，其中，所述传感器节点包括功率不同的普通节点和特殊节点。
优选地，所述各传感器节点和基站设备按照预设的成簇机制构成一分簇结构的无线传感器网络，具体是：
S1:部署完成后，基站设备进行全网广播，各传感器节点接收到广播后，将携带有自身信息发送至所述基站设备，所述传感器节点的自身信息包括ID信息、位置信息、能量信息、功率信息；
S2:所述基站设备接收到各传感器节点发送的自身信息后，所述基站设备获取各传感器节点的当前剩余能量值，并将其当前剩余能量值按照降序排列，取排序靠前的K个的传感器节点作为簇首；
其中，K的值可通过下式计算得到：
式中，表示向上取整，N为传感器节点数，m为特殊节点占所有传感器节点数的比例，h为所述特殊节点个数与普通节点个数的比值大小，α为环境影响度因子，其与传感器网络所处外部环境有关，S为监测区域的面积，/>为监测区域内的所有特殊节点到基站设备之间距离的平均值，/>为监测区域内的所有普通节点到基站设备之间距离的平均值；其具体取值，本领域技术人员可根据工作经验具体设定，作为优选，α的取值范围为[0.60-0.95]。
有益效果：簇首承担着接收各传感器节点发送的信息以及转发信息至基站设备的重任，若设置不合理，会使得某些传感器节点由于能量消耗过快而过早的死亡，尤其是那些作为簇首的传感器节点，以及与簇首通信距离过远的簇成员节点，因此，为了避免上述情况发生，需要合理设置传感器节点数，以优化无线传感器网络结构，进而延长无线传感器网络的寿命。基于此，发明人采用如上方式确定簇首个数，考虑了普通节点和特殊节点个数的影响以及周围环境的影响，使得确定的簇首个数更加合理，进而实现优化无线传感器网络的目的。
S3:以选出的簇首Ch(i)为中心，以半径Ri为搜索半径，搜索该簇首附近的传感器节点，并将该传感器节点加入对应的簇首中，成为该簇首的簇成员节点；其中，半径Ri的大小可通过下式具体确定：
式中，Ri为簇首Ch(i)的搜索半径，di,BS为簇首Ch(i)到所述基站设备的距离，dmax为选出的所有簇首中，距离所述基站设备最远的距离，Di为簇首Ch(i)的通信半径，di,BS为簇首Ch(i)与所述基站设备之间的距离，为簇首Ch(i)与其通信半径内的传感器节点之间的最大距离和最小距离，Ese,max为所有簇首中，簇首为特殊节点的当前最大能量值，Eor,max为所有簇首中，簇首为普通节点的当前最大能量值，Ei,0为簇首Ch(i)的初始能量值，β1、β1为权重系数。
有益效果：搜索半径的大小与对应簇首的簇成员节点数有着直接的关系，搜索半径过大，簇首包含的簇成员相对较多，其消耗的能量也越大，这种情况下簇首会过早耗尽自身能量而死亡，若搜索半径过小，簇首包含的簇成员相对较小，则会导致过多的传感器节点无法成簇，而进入下边的循环，而进一步进行确定簇首和加簇，这导致无线传感器网络结构构建周期过长，影响无线传感器网络工作的时效性，因此，合理设置搜索半径，以优化分簇结构的无线传感器网络十分必要，在这里，申请人在确定簇首的搜索半径时，考虑其本身的通信区域半径，以及其能量，与基站设备之间距离的影响等因素，从而得到一个大小合适的搜索半径，兼顾了无线传感器网络的寿命和其构建分簇结构无线传感器网络结构的时间，得到一个较为优异的无线传感器网络。
S4:若所有传感器节点均加入到对应的簇首中，则无线传感器网络构建完成；
S5:若存在未成簇的传感器节点，则获取未成簇的传感器节点的当前剩余能量值，并将其当前剩余能量值进行降序排列，选取当前剩余能量值最大的传感器节点j作为簇首，以半径Rj为搜索半径，搜索该簇首附近的传感器节点，并将搜索到的传感器节点加入到对应的簇首中，成为该簇首的簇成员节点；
S5:重复步骤S4-S5，直至所有传感器节点均成簇，则分簇结构的无线传感器网络构建完成。
一种便携储能电源柜，其包括如上的便携储能电源。
本发明的有益效果为：本发明提供一种便携储能电源，该便携储能电源能够实时监测蓄电池组的运行参数，以实现对蓄电池组的健康状态进行评估，并在发现故障时及时报警，提高了该储能电源维护的及时性和有效性，同时本发明还提供一种保护该便携储能电源的便携储能电源柜。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种便携储能电源，其特征是，其包括壳体、安装在壳体两侧的把手、安装在壳体内部的多个蓄电池组、安装在壳体内的充电装置和安装在壳体上的外部供电装置；
所述充电装置与所述多个蓄电池组连接，其用于为所述蓄电池组进行充电；
所述外部供电装置一端与所述蓄电池组连接，另一端连接供电设备，其用于从所述蓄电池组获取电能，经电流转换后为所述供电设备供电；
还包括：故障诊断平台，所述故障诊断平台用于获取蓄电池组的运行参数，并将所述运行参数进行分析以对蓄电池组的健康状态进行评估，并对蓄电池组进行故障诊断，并在发现故障时及时发出预警信息；
所述充电装置为太阳能充电板，所述太阳能充电板用于将太阳能转化为电能存储到所述蓄电池内；
所述太阳能充电板包括：多个光伏充电单元、第二通信单元和监测单元；
多个所述光伏充电单元通过所述第二通信单元与所述监测单元通信连接；
所述监测单元用于监测所述光伏充电单元的运行状态；
所述光伏充电单元用于将采集的太阳能转化为电能并将其存储到所述蓄电池组内；
所述监测单元包括：数据采集子单元；所述数据采集子单元用于采集各太阳能光伏板的运行状态数据，并将其传输至故障诊断平台；所述故障诊断平台用于对接收的运行状态数据进行分析和处理，分析各光伏充电单元的运行状态，并在所述光伏充电单元工作异常时进行报警；
所述数据采集子单元包括由多个传感器节点和一个基站设备构成的无线传感器网络，所述传感器节点用于采集监测位置的运行状态数据，并将其传输至基站设备，所述基站设备汇聚各传感器节点采集的运行状态数据，并将其传输至所述故障诊断平台；
所述基站设备设于监测区域的中心位置，各传感器节点部署在各光伏供电单元的监测位置，部署完成后，各传感器节点和基站设备按照预设的成簇机制构成一分簇结构的无线传感器网络，其中，所述传感器节点包括功率不同的普通节点和特殊节点；
所述各传感器节点和基站设备按照预设的成簇机制构成一分簇结构的无线传感器网络，具体是：
S1:部署完成后，基站设备进行全网广播，各传感器节点接收到广播后，将携带有自身信息发送至所述基站设备，所述传感器节点的自身信息包括ID信息、位置信息、能量信息、功率信息；
S2:所述基站设备接收到各传感器节点发送的自身信息后，所述基站设备获取各传感器节点的当前剩余能量值，并将其当前剩余能量值按照降序排列，取排序靠前的K个的传感器节点作为簇首；
其中，K的值可通过下式计算得到：
式中，/>表示向上取整，N为传感器节点数，m为特殊节点占所有传感器节点数的比例，h为所述特殊节点个数与普通节点个数的比值大小，/>为环境影响度因子，其与传感器网络所处外部环境有关，S为监测区域的面积，/>为监测区域内的所有特殊节点到基站设备之间距离的平均值，/>为监测区域内的所有普通节点到基站设备之间距离的平均值；
S3:以选出的簇首Ch(i)为中心，以半径为搜索半径，搜索该簇首附近的传感器节点，并将该传感器节点加入对应的簇首中，成为该簇首的簇成员节点;
S4:若所有传感器节点均加入到对应的簇首中，则无线传感器网络构建完成；
S5:若存在未成簇的传感器节点，则获取未成簇的传感器节点的当前剩余能量值，并将其当前剩余能量值进行降序排列，选取当前剩余能量值最大的传感器节点j作为簇首，以半径为搜索半径，搜索该簇首附近的传感器节点，并将搜索到的传感器节点加入到对应的簇首中，成为该簇首的簇成员节点；
S5:重复步骤S4-S5，直至所有传感器节点均成簇，则分簇结构的无线传感器网络构建完成。
2.根据权利要求1所述的便携储能电源，其特征是，所述故障诊断平台包括：电池传感器单元、主控单元、第一通信单元和故障诊断单元；
所述电池传感器单元，用于实时采集蓄电池组的实时运行参数；
所述主控单元，用于接收和处理所述实时运行参数；
所述第一通信单元，用于使所述主控单元与所述故障诊断单元建立通信连接；所述故障诊断单元，用于接收处理后的实时运行参数，并基于接收到的实时运行参数对蓄电池组的健康状态进行评估，并对蓄电池组进行故障诊断，并在发现故障时及时发出预警信息。
3.根据权利要求1所述的便携储能电源，其特征是，所述光伏充电单元包括：太阳能光伏板和过电保护单元；
所述太阳能光伏板通过所述过电保护单元与所述蓄电池组充电连接；
所述过电保护单元用于对所述蓄电池组的充放电过程进行控制并提供过电保护。
4.一种便携储能电源柜，其特征是，其包括有权利要求1-3任一所述的便携储能电源。
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