基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统

摘要

基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，包括分布式光纤测温主机及与分布式光纤测温主机连接的感温光纤；本发明可联动消防报警主机，同时消防报警主机可联动其他消防设备；电池仓储温度监测系统的测温分辨率为0.1℃，准确度为±1℃；可同时进行多重温度点的预警功能和报警功能；可连续测温，实时显示锂电池仓的温度曲线，能够显示温度和电池仓位置信息，可多窗口或同窗口显示；分区报警个数不限制，报警参数预警参数可根据需要自行设置。可对锂电池仓的温度进行7x24小时的不间断监测。每通道的测温响应时间为3S，即3S可监测2500个电池仓位温度。

权利要求

1.基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：该系统包括分布式光纤测温主机(2)及与分布式光纤测温主机(2)连接的感温光纤(5)；

感温光纤(5)分布于电池仓储货架(11)的货架跃层(12)的顶板或底板上；

感温光纤(5)通过挂件挂在电池仓储货架(11)的顶板下方；

挂件包括挂座(14)及安装在挂座(14)上的挂钩套件，挂钩套件包括钩筒(15)和钩件(16)；

钩筒(15)顶部安装在挂座(14)上，钩筒(15)底部设置有筒盖(15-1)；钩筒(15)的侧壁设置有竖向豁口(15-2)，在筒盖(15-1)上设置有与竖向豁口(15-2)连通的横向豁口(15-

3)，竖向豁口(15-2)的宽度(H)大于横向豁口(15-3)的宽度(L)；

钩件(16)为由横杆(16-1)和立杆(16-2)构成的L形结构，立杆(16-2)的顶部设置有顶盘(16-4)，顶盘(16-4)的直径大于横向豁口(15-3)的宽度(L)，顶盘(16-4)为能够由竖向豁口(15-2)伸进钩筒(15)内的结构，立杆(16-2)的直径与横向豁口(15-3)的宽度相适应或小于横向豁口(15-3)的宽度；

钩筒(15)上套有卡件(17)，卡件(17)为能沿着钩筒(15)的轴向上下移动的部件，卡件(17)的内壁直径与钩筒(15)的外壁直径之间的关系满足刚好使得卡件(17)能沿着钩筒(15)的轴向上下移动即可；钩筒(15)的外壁设置有竖向的键槽(15-4)，卡件(17)的内壁设置有伸进键槽(15-4)且能沿着键槽(15-4)上下移动的键(17-1)，卡件(17)的底部设置有使用时能够卡住横杆(16-1)的定位卡(17-2)；

使用时，立杆(16-2)对应横向豁口(15-3)，顶盘(16-4)对应竖向豁口(15-2)，然后从钩筒(15)的侧壁将顶盘(16-4)穿过竖向豁口(15-2)后伸进钩筒(15)内，同时，立杆(16-2)沿着横向豁口(15-3)向内移动直至到达横向豁口(15-3)的尽头然后松开立杆(16-2)，使得顶盘(16-4)下落至筒盖(15-1)上，然后使得卡件(17)下落，定位卡(17-2)卡住横杆(16-1)完成定位。

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：感温光纤(5)呈S型排布于电池仓储货架(11)的顶板或底板上。

3.根据权利要求2所述的基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：每层顶板或底板上的感温光纤(5)的长度为3-5米。

4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：上下相邻的两层感温光纤(5)之间的连接光纤称作跃层感温光纤(7)，跃层感温光纤(7)的长度不小于1米。

5.根据权利要求1或4所述的基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：

分布式光纤测温主机(2)连接至上位机的电池仓储温度监测软件(1)。

6.根据权利要求5所述的基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：分布式光纤测温主机(2)还连接火警报警器(3)。

7.根据权利要求1所述的基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：定位卡(17-2)为两片能卡住横杆(16-1)的立柱。

8.根据权利要求1所述的基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：立杆(16-2)为圆柱形杆，定位卡(17-2)沿着卡件(17)的底部四周设置多个，通过立杆(16-2)以自身轴向的旋转调整横杆(16-1)的方向，并使得横杆(16-1)卡在不同位置的定位卡(17-2)处实现钩件(16)的方向调整。

9.根据权利要求1或8所述的基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：卡件(17)的顶部的钩筒(15)上套有顶紧弹簧(18)，顶紧弹簧(18)的底部顶触卡件(17)，顶部顶触挂座(14)。

说明书

基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及锂电池仓库存储领域，尤其是基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统。

背景技术

[0002] 随着我国工业的不断发展，锂电池是未来新能源发展的方向之一，目前以手机为代表的各类消费电子、移动电源、新能源汽车等都采用了锂电池装置，随着使用量的不断上升，生产电池的厂家也日益兴起，与此同时锂电池仓库着火、锂电池仓库爆炸的事故也频频发生。锂电池在生产的过程中化成和分容后均需要批量的周转与储存，此过程中锂电池尚未生产完成，锂电池的状态及其不稳定，容易发生内部短路或漏液问题，最终导致锂电池的局部温度升高现象，如若发现不及时会造成火灾或爆炸的事故发生。而在传统的锂电池仓库管理过程中疏于对电池温度的监测及管理，有些厂家则使用较为普通的消防类的烟感、温感传感设备进行较为粗劣的检测，普通温感传感器在前期温度上升阶段无法获取温度信息，当达到70℃以上时才发出报警信息，烟感传感器则在发生烟雾时才发出告警信息，此种设备无法达到前期预防火灾发生的目的。而一些使用无线测温的方式比如433MHz、zigbee、lora等由于电池仓储点位数量众多，最终将产生严重的同频干扰和临频干扰，导致无线监测设备通信失败。分时发送的传感点延时非常严重，使电池仓储的温度无法准确实时监测。因此，提供一种基于分布式光纤测温的电池仓储温度监测系统技术，发现其存储的锂电池温度变化状态及温升严重的周转锂电池显得十分重要，可有效降低火灾及爆炸事件的发生，发现问题及时治理，以确保电池仓库的安全和人们生命财产安全。

[0003] 但目前尚未见相关报道。

发明内容

[0004] 发明目的：

[0005] 本发明提供一种基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其目的是解决以往所存在的问题。

[0006] 技术方案：

[0007] 基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：该系统包括分布式光纤测温主机(2)及与分布式光纤测温主机(2)连接的感温光纤(5)；

[0008] 感温光纤(5)分布于电池仓储货架(11)的货架跃层(12)(容纳仓体内部周转箱(9)的分隔即为货架跃层(12))的顶板或底板上。

[0009] 感温光纤(5)呈S型排布于电池仓储货架(11)的顶板或底板上。

[0010] 每层顶板或底板上的感温光纤(5)的长度为3-5米。

[0011] 上下相邻的两层感温光纤(5)之间的连接光纤称作跃层感温光纤(7)，跃层感温光纤(7)的长度不小于1米。

[0012] 分布式光纤测温主机(2)连接至上位机的电池仓储温度监测软件(1)。

[0013] 分布式光纤测温主机(2)还连接火警报警器(3)。

[0014] 感温光纤(5)通过挂件挂在电池仓储货架(11)的顶板下方；

[0015] 挂件包括挂座(14)及安装在挂座(14)上的挂钩套件，挂钩套件包括钩筒(15)和钩件(16)；

[0016] 钩筒(15)顶部安装在挂座(14)上，钩筒(15)底部设置有筒盖(15-1)；钩筒(15)的侧壁设置有竖向豁口(15-2)，在筒盖(15-1)上设置有与竖向豁口(15-2)连通的横向豁口(15-3)，竖向豁口(15-2)的宽度(H)大于横向豁口(15-3)的宽度(L)；

[0017] 钩件(16)为由横杆(16-1)和立杆(16-2)构成的L形结构，立杆(16-2)的顶部设置有顶盘(16-4)，顶盘(16-4)的直径大于横向豁口(15-3)的宽度(L)，顶盘(16-4)为能够由竖向豁口(15-2)伸进钩筒(15)内的结构(顶盘(16-4)的直径小于竖向豁口(15-2)的宽度(H))，立杆(16-2)的直径与横向豁口(15-3)的宽度相适应或小于横向豁口(15-3)的宽度；

[0018] 钩筒(15)上套有卡件(17)，卡件(17)为能沿着钩筒(15)的轴向上下移动的部件，卡件(17)的内壁直径与钩筒(15)的外壁直径之间的关系满足刚好使得卡件(17)能沿着钩筒(15)的轴向上下移动即可(就是没有过大的缝隙，以往晃动。)；钩筒(15)的外壁设置有竖向的键槽(15-4)(键槽(15-4)的长度方向与钩筒(15)的轴同向。)，卡件(17)的内壁设置有伸进键槽(15-4)且能沿着键槽(15-4)上下移动的键(17-1)(键(17-1)的尺寸应该满足刚好能在键槽(15-4)内移动即可，不要有太大的缝隙以免晃动)，卡件(17)的底部设置有使用时能够卡住横杆(16-1)的定位卡(17-2)；

[0019] 使用时，立杆(16-2)对应横向豁口(15-3)，顶盘(16-4)对应竖向豁口(15-2)，然后从钩筒(15)的侧壁将顶盘(16-4)穿过竖向豁口(15-2)后伸进钩筒(15)内，同时，立杆(16-2)沿着横向豁口(15-3)向内移动直至到达横向豁口(15-3)的尽头(向内就是图5中向左移动。)然后松开立杆(16-2)，使得顶盘(16-4)下落至筒盖(15-1)上，然后使得卡件(17)下落，定位卡(17-2)卡住横杆(16-1)完成定位。

[0020] 定位卡(17-2)为两片能卡住横杆(16-1)的立柱。(如图7和8所示)[0021] 立杆(16-2)为圆柱形杆，定位卡(17-2)沿着卡件(17)的底部四周设置多个，通过立杆(16-2)以自身轴向的旋转调整横杆(16-1)的方向，并使得横杆(16-1)卡在不同位置的定位卡(17-2)处实现钩件(16)的方向调整。

[0022] 卡件(17)的顶部的钩筒(15)上套有顶紧弹簧(18)，顶紧弹簧(18)的底部顶触卡件(17)，顶部顶触挂座(14)。

[0023] 优点效果：

[0024] 为了克服现有的锂电池仓储温度检测技术的不足,本发明提供一种基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统。

[0025] 本发明应用于锂电池货架上。使用光纤作为传感器，将光纤依次铺设在锂电池货架上。在每层的货架周转箱的上方将光纤呈S型进行排布详细排布参照图2，并保证每个周转箱的上方铺设的感温光纤长度为3米，从锂电池货架的底层开始逐位逐层铺设，跃层区域应预留1米感温光纤，预留后铺设第二层，按照此方法直至铺设完成。感温光纤与分布式光纤测温主机相连接，分布式光纤测温主机同时连接火灾报警装置，给用户提供声光报警及相应的火灾联动装置。上位机与分布式光纤测温主机相连接，用以设置每个锂电池周转箱的温度分区，分区数量根据货架大小决定。分区的最小单位为3米，也就是3米的光纤长度作为一个温度分区。根据货架大小及仓位的数量进行详细的分区操作，每个分区代表1个电池仓位。比如货架位为100个，跨区长度为1米，那么要进行建立100个温度监测分区，每个温度分区测温长度均设为3米光纤长度。跨区长度设置为1米。分区完成后在电池仓储温度监测软件中可详细看到货架每个仓位的具体实时温度。分布式光纤测温主机单通道可监测光纤长度为10000米，按照每个电池仓位长度约为4米计算单通道可监测2500个电池仓位。分布式光纤测温主机有8个通道，按照8个通道计算，1台分布式光纤测温主机可监测20000个电池仓位。

[0026] 另外，本发明采用一种可随时拆卸的挂钩实现感温光纤的临时固定，对于感温光纤的检测、维护和更换都十分方便。

[0027] 本发明具有以下有益效果及优点：

[0028] 1.本发明可联动消防报警主机，同时消防报警主机可联动其他消防设备；

[0029] 2.本发明电池仓储温度监测系统的测温分辨率为0.1℃，准确度为±1℃；

[0030] 3.本发明可同时进行多重温度点的预警功能和报警功能；

[0031] 4.本发明可连续测温，实时显示锂电池仓的温度曲线，能够显示温度和电池仓位置信息，可多窗口或同窗口显示；

[0032] 5.本发明分区报警个数不限制，报警参数预警参数可根据需要自行设置。

[0033] 6.本发明可对锂电池仓的温度进行7x24小时的不间断监测。

[0034] 7.本发明每通道的测温响应时间为3S，即3S可监测2500个电池仓位温度。

[0035] 8、本发明采用可随时拆卸挂钩，一方面，方便感温光纤的临时固定，另一方面方便拆卸和调整，利于长期维护和更换。

附图说明

[0036] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0037] 图1为本发明的系统整体结构示意图；

[0038] 图2为本发明的锂电池仓体仓位光纤铺设图；

[0039] 图3为本发明的锂电池货架局部光纤铺设图；

[0040] 图4为本发明的锂电池货架整体光纤铺设图；

[0041] 图5为挂件的整体结构示意图；

[0042] 图6为挂接过程结束状态图；

[0043] 图7为卡件的仰视图；

[0044] 图8为卡件的外部侧视图；

[0045] 图9为钩筒的外部侧视图；

[0046] 图10为筒盖的仰视图。

[0047] 附图标记说明：

[0048] 1电池仓储温度监测软件、2分布式光纤测温主机、3火灾报警器、4锂电池货架、5感温光纤、6仓体货架顶端板、7跃层感温光纤、8仓体顶端感温光纤、9仓体内部周转箱、10感温光纤输入、11电池仓储货架、12货架跃层、13感温光纤输出。

具体实施方式

[0049] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

[0050] 基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统，其特征在于：该系统包括分布式光纤测温主机(2)及与分布式光纤测温主机(2)连接的感温光纤(5)；

[0051] 感温光纤(5)分布于电池仓储货架(11)的货架跃层(12)(容纳仓体内部周转箱(9)的分隔即为货架跃层(12))的顶板或底板上。

[0052] 感温光纤(5)呈S型排布于电池仓储货架(11)的顶板或底板上。

[0053] 每层顶板或底板上的感温光纤(5)的长度为3-5米。

[0054] 上下相邻的两层感温光纤(5)之间的连接光纤称作跃层感温光纤(7)，跃层感温光纤(7)的长度不小于1米。

[0055] 分布式光纤测温主机(2)连接至上位机的电池仓储温度监测软件(1)。

[0056] 分布式光纤测温主机(2)还连接火警报警器(3)。

[0057] 感温光纤(5)通过挂件挂在电池仓储货架(11)的顶板下方；

[0058] 挂件包括挂座(14)及安装在挂座(14)上的挂钩套件，挂钩套件包括钩筒(15)和钩件(16)；

[0059] 钩筒(15)顶部安装在挂座(14)上，钩筒(15)底部设置有筒盖(15-1)；钩筒(15)的侧壁设置有竖向豁口(15-2)，在筒盖(15-1)上设置有与竖向豁口(15-2)连通的横向豁口(15-3)，竖向豁口(15-2)的宽度(H)大于横向豁口(15-3)的宽度(L)；

[0060] 钩件(16)为由横杆(16-1)和立杆(16-2)构成的L形结构，立杆(16-2)的顶部设置有顶盘(16-4)，顶盘(16-4)的直径大于横向豁口(15-3)的宽度(L)，顶盘(16-4)为能够由竖向豁口(15-2)伸进钩筒(15)内的结构，立杆(16-2)的直径与横向豁口(15-3)的宽度相适应或小于横向豁口(15-3)的宽度；

[0061] 钩筒(15)上套有卡件(17)，卡件(17)为能沿着钩筒(15)的轴向上下移动的部件，卡件(17)的内壁直径与钩筒(15)的外壁直径之间的关系满足刚好使得卡件(17)能沿着钩筒(15)的轴向上下移动即可(就是没有过大的缝隙，以往晃动。)；钩筒(15)的外壁设置有竖向的键槽(15-4)(键槽(15-4)的长度方向与钩筒(15)的轴同向。)，卡件(17)的内壁设置有伸进键槽(15-4)且能沿着键槽(15-4)上下移动的键(17-1)(键(17-1)的尺寸应该满足刚好能在键槽(15-4)内移动即可，不要有太大的缝隙以免晃动)，卡件(17)的底部设置有使用时能够卡住横杆(16-1)的定位卡(17-2)；

[0062] 使用时，立杆(16-2)对应横向豁口(15-3)，顶盘(16-4)对应竖向豁口(15-2)，然后从钩筒(15)的侧壁将顶盘(16-4)穿过竖向豁口(15-2)后伸进钩筒(15)内，同时，立杆(16-2)沿着横向豁口(15-3)向内移动直至到达横向豁口(15-3)的尽头(向内就是图5中向左移动。)然后松开立杆(16-2)，使得顶盘(16-4)下落至筒盖(15-1)上，然后使得卡件(17)下落，定位卡(17-2)卡住横杆(16-1)完成定位。使用结束后，上移卡件(17)，将立杆(16-2)和顶盘(16-4)通过竖向豁口(15-2)与横向豁口(15-3)移出，将感温光纤拿下即可。然后更换新的感温光纤之后，再重复上述操作即可。挂座(14)通过螺栓(19)与电池仓储货架(11)的顶板连接固定。

[0063] 定位卡(17-2)为两片能卡住横杆(16-1)的立柱。(如图7和8所示)[0064] 立杆(16-2)为圆柱形杆，定位卡(17-2)沿着卡件(17)的底部四周设置多个，通过立杆(16-2)以自身轴向的旋转调整横杆(16-1)的方向，并使得横杆(16-1)卡在不同位置的定位卡(17-2)处实现钩件(16)的方向调整。

[0065] 卡件(17)的顶部的钩筒(15)上套有顶紧弹簧(18)，顶紧弹簧(18)的底部顶触卡件(17)，顶部顶触挂座(14)。

[0066] 下面对本发明做进一步的详细说明：

[0067] 如图1所示为本发明的系统整体结构示意图，本发明设计了一种基于分布式光纤测温的锂电池仓储温度监测系统。它由1电池仓储温度监测软件、2分布式光纤测温主机、3火灾报警器、4锂电池货架、5感温光纤等5部分组成。2分布式光纤测温主机与5感温光纤连接，5感温光纤铺设在4锂电池的货架上，铺设方式为S型铺设，从货架的底层即第一层开始铺设，铺设至最后预留1米长度，放回至第二层进行铺设，以此方法进行整个货架的光纤铺设如图4所示。温度监测区域光纤铺设长度为3米，3米光纤呈S型铺设时光纤与光纤之间的间距控制为等距。监测区与监测区之间的光纤预留长度严格控制在1米。光纤固定方式本发明也可以为磁吸式，此固定方式方便施工安装。2分布式光纤测温主机连接3火灾报警器，同时2分布式光纤测温主机与1电池仓储温度监测软件相连接。2分布式光纤测温主机读取5感温光纤的温度数据和位置数据，并通过网络传输至1电池仓储温度监测软件，当某个锂电池仓温度高于设定门限值时，1电池仓储温度监测软件显示当前电池仓名称及序号并进行相应的告警，同时2分布式光纤测温主机联动3火灾报警器进行报警，3火灾报警器接收到联动命令后进行相应的消防设备联动控制。当工作人员排除温度异常的电池周转箱时，通过手动操作软件模式进行报警解除。

[0068] 如图2所示为本发明的锂电池仓体光纤铺设图，其中包括了5感温光纤和6仓体货架顶端板。在仓体货架顶端板上铺设感温光纤按照图2所示进行S型铺设，保证每个仓位的光纤长度为3米。3米光纤呈S型铺设时光纤与光纤之间的间距控制为等距，长度为仓位周转箱的固定长度(仓位周转箱为实际货架使用的周转箱长度)。本发明的光纤固定方式为磁吸式、粘贴式或挂接式3种，磁吸式用于货架仓位为铁金属材质的仓位，粘贴式用于其它为材质的仓位，此固定方式方便施工安装。挂接式固定牢固且挂接方便。

[0069] 如图3所示为本发明的锂电池货架局部光纤铺设图，其中包括了7跃层感温光纤、8仓体顶端感温光纤、9仓体内部周转箱、10感温光纤输入。10感温光纤输入一端连接至分布式光纤测温主机后直接按照图2所示的方式及要求固定在货架上做成为8仓体顶端感温光纤。在货架的跃层处7跃层感温光纤，此感温光纤的长度严格控制为1米或2米最好为米的整数倍，方便后期分区操作。9仓体内部周转箱，此周转箱内部装有锂电池，感温光纤在周转箱顶部对其进行温度监测。

[0070] 如图4所示为本发明的锂电池货架整体光纤铺设图，其中包括了整个11电池仓储的货架，12货架跃层、10感温光纤输入端、13感温光纤输出。感温光纤的铺设方式为S型铺设，从货架的底层即第一层开始铺设，铺设至最后预留1至2米长度，或为1米的整数倍，返回至第二层进行铺设，以此方法进行整个货架的光纤铺设如图4所示。感温光纤依次按照图3图4的方法直至铺设完成为图4的效果，本发明可有效对锂电池货架的每个仓储位进行有效的温度监测。

[0071] 联动步骤，如图1的1电池仓储温度监测软件通过设置完成了分区数量的显示，并通过该软件设置了升温报警温度值(比如：40℃)，过温报警温度值(比如：70℃)，1电池仓储温度监测软件实时监测整条5感温光纤沿线的温度，当某个测温区域出现温度超出升温报警值或过温报警温度值后，软件通过对温度值的判断显示输出相应区域温度的报警，相应区域的判断则是靠感温光纤的米数进行准确的判断。此米数与光纤铺设时的米数相互对应。此时1电池仓储温度监测软件显示输出对应区域的报警及报警类型，同时通过2分布式光纤测温主机的DO输出接口控制3火灾报警器，使之达到同时报警的目的。