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【關(guān)鍵詞】蓄電池；數(shù)據(jù)采集；在線監(jiān)測
1.前言
蓄電池是一種可循環(huán)使用的電源，其常規(guī)的維護(hù)大都采用充電器和放電器，其使用壽命與充放電過程有著很大關(guān)系。
蓄電池作為儲能裝置，是車輛應(yīng)急供電的保障，其維護(hù)運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到車輛安全運(yùn)營。在地鐵上使用的蓄電池是由多塊蓄電池構(gòu)成的蓄電池組。使用相同充放電特性的蓄電池，有利于提高蓄電池組的整體性能，有必要及時了解蓄電池組中各電池狀態(tài)，對蓄電池組進(jìn)行維護(hù)。
對蓄電池狀態(tài)的檢測，一般依靠人工的方式，在蓄電池充放電過程中，用萬用表，監(jiān)測儀等儀器設(shè)備，每隔一定時間從儀表讀取電壓、電流變化，并進(jìn)行手工記錄，一個過程結(jié)束后，將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行分析處理。這種方式效率極低，且得到的樣本數(shù)太少，不能全面分析蓄電池的充放電特性。通過設(shè)置蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)可以及時掌握蓄電池的充放電使用維護(hù)情況，為蓄電池供電系統(tǒng)的連續(xù)性、安全性方面提供了保障。本文對應(yīng)用在唐山軌道客車有限責(zé)任公司制造的A型地鐵樣車上的蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了介紹和分析。
2.蓄電池充放電原理及特性
目前蓄電池常規(guī)充放電制度還是依據(jù)1940年前的國際公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)法則設(shè)計(jì)的。這些法則中規(guī)定“充電電流安培數(shù)，不應(yīng)超過蓄電池待充電的安時數(shù)”。
蓄電池充電方法有恒流、恒壓、準(zhǔn)恒壓、兩級或三級準(zhǔn)恒流、恒壓、浮充電等幾種。恒流充電是通過調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)電阻的方法。保持在充電過程中充電電流強(qiáng)度不變。隨著充電的進(jìn)行，蓄電池的電動勢是上升的，蓄電池的內(nèi)阻下降，如果充電電源的電壓不變，則充電電流將下降。為了保持充電電流恒定，必須在充電過程中提高充電電源電壓或減小電池的串聯(lián)電阻。恒壓充電是指充電電源的電壓在全部充電時間里保持一定的數(shù)值，因而，蓄電池每個單格電池的電壓也是一定的。在恒壓充電的初期，充電電流很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常恒流充電電流值。在充電過程中，隨著蓄電池電動勢的上升，充電電流逐漸下降。在充電后期，比正常恒流充電電流還要低。充電結(jié)束時，充電電流是一個非常小的值。
蓄電池的放電方式有連續(xù)放電和間歇放電兩種，檢查電池的容量，大都采用連續(xù)放電方式，而使用上大都是屬于間歇放電方式。
充電特性
對蓄電池進(jìn)行恒流充電，電池的端電壓會隨時間變化而變化。充電初始，由于電池正極電位迅速向正方向移動，電池負(fù)極電位迅速向負(fù)方向移動，電池端電壓迅速升高。在充電中期，由于電極反應(yīng)速度及電遷移速度基本穩(wěn)定，離子擴(kuò)散速度也已經(jīng)足夠大；此時，端電壓上升緩慢。到充電后期，當(dāng)氣體析出速度達(dá)到穩(wěn)定時，繼續(xù)充電，端電壓不再變化。對蓄電池以不同的電流充電，則會有不同的開始電壓和終了電壓。如用大電流充電，充電終值提前到達(dá)，所以，在同一時刻端電壓高于正常充電率端電壓。反之，如用小電流充電，充電時端電壓要比同一時刻正常充電電流時的端電壓小。蓄電池以恒定電壓充電時，極化電勢尚未建立，而歐姆內(nèi)阻又較小電流是隨時間變化的，故初始的電流值很大。充電初期，電流衰減也很快。在充電中期，電流繼續(xù)衰減，只是衰減的速度有所減小。充電末期，電流衰減到很小的一個值后維持在一定的值。
放電特性
蓄電池的放電是以恒流的方式進(jìn)行的。放電初期，由于歐姆內(nèi)阻的功耗，以及擴(kuò)散速度的增加，使得電池端電壓迅速降低。到放電中期，由于電極反應(yīng)速度以及電遷移速度是一定的，擴(kuò)散速度也趨于穩(wěn)定，電池端電壓變化不大。放電后期，由于極板表面附近電解液濃度很小，擴(kuò)散不起作用，歐姆極化增加，使得電池端電壓迅速降低。放電改變時，蓄電池端電壓與終了都要改變。用小電流放電時，終了電壓定的大一些，用大電流放電時，終了電壓則定的小一些。因?yàn)樵诖箅娏鞣烹姇r，放電中期提前到達(dá)，但有效物質(zhì)并沒有充分反應(yīng)，所以，終了電壓可以規(guī)定略低，適當(dāng)?shù)难娱L放電時間，是電池放出的電量增多。
3.蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)
一般蓄電池組是由多個蓄電池串聯(lián)組成，一組良好的蓄電池其內(nèi)阻都很均勻，其特性曲線亦很均勻。若其中有不良蓄電池，其特性曲線在放電時下降的較快，而充電時上升的較慢，因此將每個蓄電池的充放電動態(tài)曲線與平均曲線對比即可知道蓄電池的內(nèi)阻特性是否比較均勻。通過設(shè)置蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)可及時掌握蓄電池的使用情況。
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)是用于對蓄電池組的維護(hù)、使用狀況監(jiān)測的一套蓄電池網(wǎng)絡(luò)在線管理和檢測的系統(tǒng)。該系統(tǒng)集檢測技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、通訊技術(shù)于一體；可以適時在線測量、記錄并存儲電池組在充電、放電和靜止階段的電壓/電流/時間/環(huán)境溫度，監(jiān)測記錄單體電池電壓、具有超限告警功能，可以實(shí)行本地和遠(yuǎn)程控制；記錄參數(shù)可以通過 USB 接口導(dǎo)出打印并生成曲線，便于分析蓄電池的車載充放電維護(hù)運(yùn)行情況和性能狀態(tài)，判斷車載充電機(jī)是否按蓄電池的充電曲線要求對蓄電池進(jìn)行充電，及時掌握蓄電池的使用維護(hù)情況。
蓄電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測主要是通過檢測蓄電池的電壓、電流、溫度等同蓄電池性能密切相關(guān)的參數(shù)，得出當(dāng)前蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)信息，然后通過分析處理并和預(yù)先設(shè)定的蓄電池性能判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而診斷出蓄電池的當(dāng)前的健康狀態(tài)是否良好。在和蓄電池的健康狀態(tài)密切相關(guān)的參數(shù)當(dāng)中，對溫度和電流的測量相對來說比較容易實(shí)現(xiàn)，對單個電池的電壓檢測也比較簡單，但是要實(shí)現(xiàn)對串聯(lián)在一起的蓄電池組中單體電池電壓的準(zhǔn)確測量一直是一個難于解決的問題。而電壓檢測是最直接檢測也是最常用的一個參數(shù)，也是目前許多電池監(jiān)控系統(tǒng)普遍采用的檢測方法。
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)主要通過以下方案實(shí)現(xiàn)：
蓄電池電壓信號采集
每節(jié)蓄電池單獨(dú)配備一個采樣盒，嵌裝在蓄電池排氣閥上。每個采樣盒可獨(dú)立采集蓄電池單體電壓，采用SBUS通訊電路，采樣盒通過單線級聯(lián)方式連接，最后將各級信號上傳到主控器。
電流信號采集
每個蓄電池組采用一個電流霍爾傳感器，電流傳感器可以保證準(zhǔn)確測量電池組的充放電電流，其工作電源從主控器取，霍爾電流傳感器與電流轉(zhuǎn)換裝置相連，電流轉(zhuǎn)換裝置經(jīng)過SBUS 電路，將電流信號送于SBUS轉(zhuǎn)RS485/ MVB模塊處。
SBUS轉(zhuǎn)RS485模塊
每組蓄電池都有一個SBUS 轉(zhuǎn) RS485/ MVB模塊，用于將蓄電池組電壓、電流、溫度的SBUS信號轉(zhuǎn)換成RS485/ MVB信號，每個SBUS轉(zhuǎn)RS485/ MVB可單獨(dú)設(shè)置通訊地址，轉(zhuǎn)換模塊安裝在主控器內(nèi)。采樣盒間采用 SBUS 級聯(lián)通訊方式，接入到主控器。
主控器
主控器采用小型工業(yè)服務(wù)器（工控機(jī)），實(shí)現(xiàn)對采集的蓄電池電壓、電流信號分析，同時具備信號上傳 MVB 或 RS485 接口，可與車輛監(jiān)控系統(tǒng)（TCMS）通信。
報(bào)警
監(jiān)控后臺分析軟件具有蓄電池電壓過高、過低，電流超限、溫度超限、單體壓差超限告警，具有維護(hù)提醒報(bào)警功能；并且具有多種報(bào)警的人機(jī)交互方式，聲音報(bào)警和燈光報(bào)警（必要時可升級為 EMAIL 或短信報(bào)警）。
4.結(jié)束語
可靠的應(yīng)急直流供電是車輛安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件之一，通過應(yīng)用蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以減少蓄電池測試人員的工作量，提高蓄電池測試的效率，并能根據(jù)充放電曲線有效地對蓄電池的性能進(jìn)行分析，及時掌握蓄電池的使用維護(hù)情況。必要時可及時采取有效的措施，使蓄電池長期處于正常狀態(tài)并發(fā)揮最佳性能，延長蓄電池使用壽命，值得推廣使用。
參考文獻(xiàn)
[1]朱松然.鉛蓄電池實(shí)用手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)是以STC89系列的STC89C58RD+微控制器、XILINX的XC9572-84為核心，電路主要由電壓采集電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、顯示驅(qū)動電路及鍵盤電路等幾部分組成的，如圖1所示。A／D轉(zhuǎn)換芯片采用10位ADC TLCl549。顯示驅(qū)動芯片采用MCl4489B，它可以驅(qū)動5位共陰極數(shù)碼管，微控制器的P1口的低5位作為鍵盤輸入口，擴(kuò)展的RS485接口用于多機(jī)通信 。下面詳細(xì)介紹系統(tǒng)中STC89C58RD+、XC9572-84器件和電壓采集電路、A／D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
微控制器STC89C58RD+簡介
STC89C58RD+是STC89系列的微控制器，它不但與80C51完全兼容，而且還有新的特點(diǎn)：片內(nèi)含有Flash程序存儲器32Kb，DataFlash數(shù)據(jù)存儲器32Kb，RAM數(shù)據(jù)存儲器1208B，同時內(nèi)部還有看門狗(WDT)，由于ALE信號開關(guān)狀態(tài)可設(shè)置，從而降低了EMI，具有可編程的8級中斷源4種優(yōu)先級，具有系統(tǒng)可編程(ISP)和應(yīng)用可編程(IAP)等特點(diǎn)，片內(nèi)資源豐富、集成度高、使用方便。STC89C58RD+對系統(tǒng)的工作進(jìn)行實(shí)施調(diào)度，實(shí)現(xiàn)外部輸入?yún)?shù)的設(shè)置、電池電壓的測試和顯示、電池工作狀態(tài)的指示。
邏輯編程器件XC9572-84(CPLD)
由于監(jiān)測的電池節(jié)數(shù)較多，所需要I／O口較多，用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，需要74HC273、74HC00、74HC138、CD4514等多種芯片來實(shí)現(xiàn)，器件種類和數(shù)量多，使PCB的尺寸加大，也增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。本系統(tǒng)選用XILINX系列的CPLD器件XC9572-84，其共有72個宏單元，69個I／O口，1600個門，72個寄存器，可以對上述多種芯片進(jìn)行集成。該器件具有在系統(tǒng)可編程能力，含有先進(jìn)的數(shù)據(jù)保密特性，它可以完全保護(hù)編程數(shù)據(jù)不被非法讀取和擦除，每個I／O口都有一個可編程輸出擺率控制位從而可減小系統(tǒng)噪聲，采用具有較低功耗的快速閃存技術(shù)，每個I／O口的驅(qū)動能力強(qiáng)，負(fù)載電流可達(dá)24mA。XC9572-84接收單片機(jī)傳來的數(shù)據(jù)和地址，控制各個固態(tài)繼電器(G3VM-402C)的選通以及A／D轉(zhuǎn)換的進(jìn)行，達(dá)到采集電壓的功能。采用了CPLD器件后，減少了系統(tǒng)所需器件的數(shù)量和種類，簡化了PCB的排版和布線，減小了系統(tǒng)體積和節(jié)約成本，方便了系統(tǒng)調(diào)試，有利于批量化生產(chǎn)。
電壓采集電路
電壓采集電路直接影響到電壓測試的精確程度，因而采集電路設(shè)計(jì)得是否適當(dāng)對整個系統(tǒng)至關(guān)重要。對每節(jié)電池電壓進(jìn)行測量，有兩種方法：①對每節(jié)電池電壓直接采集。②采集(n+1)節(jié)電池的總電壓，減去n節(jié)電池的總電壓得第n／1節(jié)電池電壓。第一種電壓采集精確而且安全。第二種雖然電路比較簡單但是當(dāng)電池節(jié)數(shù)多時采集的電壓太高，不安全而且會出現(xiàn)較大的誤差。因此選用第一種方法。電壓采集電路要求要安全，采集的電壓要是夠的穩(wěn)定。本系統(tǒng)的蓄電池組采用串接方式，BATl＋接第一節(jié)電池的正極，BAT2＋接第二節(jié)的正極(第一節(jié)的負(fù)極)，如此依次連接，最多可達(dá)41節(jié)。經(jīng)過XC9572-84模擬開關(guān)選通G3VM-402C后，將1～n節(jié)電池電壓依次釋放到電壓總線BUSl+、BUS1―上，電路選用運(yùn)算放大器LM358作為信號放大器件，它的前級為差分式放大器，后級為電壓跟隨器，使TLC1549得到一個穩(wěn)定的采樣電壓，如圖2所示。1VD0和1VDl采用FRl04高速開關(guān)管來保護(hù)運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路。差分式放大倍數(shù)為A=0．2，具體推導(dǎo)如下：
(Ua-Up)／1R12：=Up／1R14；①(Ub-Un)／1R11=(Un-Vo)／1R13；②
注意運(yùn)放的“虛短”特點(diǎn)，有Up=Un，結(jié)合①、②兩式得到Vo=((1R11+1R13)／1R11)?(1R14／(1R12+1R14))?Ua-1R13／1R11?Ub；選取電阻滿足：1R13／1R11=1R14／1R12的關(guān)系，輸出電壓可簡化為：Vo=1R13／1R11?(Ua―Ub)，故電壓放大倍數(shù)A=Vo／(Ua-Ub)=1R13／1R11＝0．2。
A／D轉(zhuǎn)換電路
本系統(tǒng)A／D轉(zhuǎn)換采用片外串行總線10位高速高精度專用集成電路TLCl549，其功耗低、體積小、占用單片機(jī)的資源少，具有連接方便、編程簡單的特點(diǎn)。電壓采集電路的輸出電壓與TLC1549的A／D轉(zhuǎn)換通道相連接，在時鐘脈沖信號作用下，TLC1549將電壓轉(zhuǎn)換成10位二進(jìn)制數(shù)字信號，并把上次A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果以10位二進(jìn)制數(shù)的形式依次輸出，再通過光電隔離傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理，如圖3所示。
硬件設(shè)計(jì)過程中的注意點(diǎn)
1 系統(tǒng)用多路電源，要考慮系統(tǒng)的功耗選擇適當(dāng)?shù)碾娫?，電源電壓?yīng)比較穩(wěn)定。
2 電壓采集部分使用固態(tài)繼電器(G3VM-402C)，由于電池節(jié)數(shù)較多，電壓比較高，故應(yīng)注意對內(nèi)部電路的保護(hù)，可以采用適當(dāng)功率的電阻。對放大 電路的電阻精度要求較高，可選用精度為1％的金屬膜電阻，電路設(shè)計(jì)應(yīng)避免出現(xiàn)因多個固態(tài)繼電器同時開通的直通現(xiàn)象，這樣會使多節(jié)蓄電池短路，造成電壓采集電路的損壞。
3 A／D轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電源要十分穩(wěn)定，基準(zhǔn)電源與芯片工作電源應(yīng)采用不同的共地電源，以保證A／D轉(zhuǎn)換芯片基準(zhǔn)電源的穩(wěn)定性。為了減少干擾，時鐘和片選信號與單片機(jī)、CPLD之間進(jìn)行光電隔離。
4 器件的布局和PCB圖的布線采用模塊化，交流與直流分離，強(qiáng)電與弱電分離，數(shù)字地和模擬地分開，注意電源線和地線的布局。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
在單片機(jī)的軟件編程上，以Keil C編譯器的Windows集成開發(fā)環(huán)境μvision2作為軟件開發(fā)平臺，采用C51高級語言編寫。該語言是80C51系列單片機(jī)的專門的高性能的程序設(shè)計(jì)語言。它采用符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)的C語言編程，便于改進(jìn)、擴(kuò)充和移植，可以對硬件進(jìn)行操作，能夠產(chǎn)生極高速和極其簡潔形式的目標(biāo)代碼，在代碼的效率和執(zhí)行速度上完全可以和匯編語言相媲美，并且有十分豐富的庫函數(shù)可以供用戶直接調(diào)用，從而極大地提高了程序的編寫效率，能提供給用戶高質(zhì)量的程序代碼。采用硬件描述語言Verilog HDL對CPLD進(jìn)行編程。
單片機(jī)軟件編程注意點(diǎn)
1 鍵盤在定時中斷服務(wù)程序中讀取，用中斷間隔時間實(shí)現(xiàn)鍵盤的去抖，不必編寫另外的延時程序，提高了CPU的利用效率。鍵盤值存人數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，在主程序中讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容，執(zhí)行鍵盤功能散轉(zhuǎn)子程序。
2 電池電壓的采集在中斷程序中執(zhí)行，因固態(tài)繼電器的開通與關(guān)斷時間均需1ms，故通道選通時要有一定的延時，使電池采集電壓建立并穩(wěn)定后再啟動A／D轉(zhuǎn)換。
3 根據(jù)A／D轉(zhuǎn)換芯片TLCl549的工作原理，當(dāng)前輸出的數(shù)據(jù)是上一次A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果，故對一節(jié)電池電壓采樣的首次A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果應(yīng)丟棄，其余幾次轉(zhuǎn)換結(jié)果保留并加以處理。
4 根據(jù)STC 89C58RD+的DataFlash的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)寫入時必須啟動ISP／IAP命令，CPU等待IAP動作定時后，才繼續(xù)執(zhí)行程序，要先關(guān)斷中斷(EA)。要使數(shù)據(jù)寫入DataFlash存儲器，不能跨越扇區(qū)，如果要對某個扇區(qū)進(jìn)行擦除，而其中有些字節(jié)的內(nèi)容需要保護(hù)，則需將其先讀到單片機(jī)內(nèi)部的RAM中保存，再將該扇區(qū)擦除，然后再將保存的數(shù)據(jù)寫回該扇區(qū)。
CPLD的Verilog HDL編程
【關(guān)鍵詞】蓄電池；在線監(jiān)測；意義；功能
一、引言
在電力變電站、電信機(jī)房、移動基站還是在UPS系統(tǒng)中，蓄電池組是重要的儲能設(shè)備，它可保證通信設(shè)備及動力設(shè)備的不間斷供電。但如果不能妥善地管理使用蓄電池組，發(fā)生過充電、過放電及電池老化等現(xiàn)象，都會導(dǎo)致電池?fù)p壞或電池容量急劇下降，從而影響設(shè)備的正常供電。電池組的巡回檢測，對于維護(hù)通信系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有十分重要的意義。
二、蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)概述
隨著近年來我國電力和電信事業(yè)的快速發(fā)展，變電站和蓄電池組的數(shù)量每年以超過10%的速度增長，同時變電站與供電公司管理單位的距離越來越遠(yuǎn)，因此如何管理和及時維護(hù)蓄電池組已成為電力和電信系統(tǒng)的棘手問題。一種新型的基于移動公網(wǎng)傳輸?shù)男铍姵亟M遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)，在滿足蓄電池組日常運(yùn)行維護(hù)要求的同時，大大提高了運(yùn)行維護(hù)的質(zhì)量和效率。
三、蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)意義
如何管理和及時維護(hù)蓄電池組已經(jīng)成為我們工作中進(jìn)場要面對的問題，首先，我們要對蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)意義給予一定的探討。①組網(wǎng)簡單，維護(hù)簡單、快捷、安全、可靠，提高直流系統(tǒng)的安全性和可靠性系統(tǒng)時刻監(jiān)測著每節(jié)蓄電池的內(nèi)阻、電壓、充放電電流、溫度等參數(shù)，時刻判斷電池的狀況，維護(hù)管理人員隨時隨地可以在計(jì)算機(jī)上看到蓄電池的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，全面掌握蓄電池的狀況。一旦有危險(xiǎn)隱患出現(xiàn)，系統(tǒng)將以聲光形式發(fā)出預(yù)警，提醒維護(hù)管理人員及時處理，避免事故的發(fā)生，極大地提高了供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。②延長蓄電池的使用壽命，蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的投入使用，減小了因個別蓄電池劣化而造成整組蓄電池?fù)p壞的可能，相應(yīng)延長了蓄電池的使用壽命。③節(jié)約成本，蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的投入使用，維護(hù)管理人員可以隨時隨地掌握各變電站蓄電池的狀態(tài)，大大減少了現(xiàn)場檢測工作量，人工費(fèi)用和車輛費(fèi)用大大減少。④減少人員傷害事故，蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的投入使用，使蓄電池參數(shù)的檢測可以自動完成，不用人工到現(xiàn)場測量和接線，減少了人員傷害事故的可能性，同時也避免了由于現(xiàn)場由于檢測造成設(shè)備損壞的可能性。⑤社會經(jīng)濟(jì)效益，通過使用蓄電池在線監(jiān)測，蓄電池的檢測可以自動并且高效準(zhǔn)確的完成，將給社會帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。
同時蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)可以幫助實(shí)現(xiàn)電壓測量、電流測量、電池環(huán)境溫度監(jiān)測以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊，這些對整個工程將有很大的意義。①電壓測量，對于損壞的單體電池，充電時通常表現(xiàn)為電壓過高或過低，嚴(yán)重影響整組電池的容量及壽命，蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測4-24節(jié)單體電池電壓，并適用于不同電壓類型的蓄電池。②電流測量，充放電電流測量：監(jiān)測電池組的充放電電流，根據(jù)充放電電流的大小可準(zhǔn)確判斷故障。③電池環(huán)境溫度監(jiān)測，電池浮充電壓隨環(huán)境溫度變化應(yīng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，因此，監(jiān)測電池房環(huán)境溫度對于合理調(diào)節(jié)浮充電壓具有參考意義。④遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊，配備MODEM完成遠(yuǎn)程通信，所有數(shù)據(jù)可在遠(yuǎn)端監(jiān)控中心軟件上，顯示并記錄，繪成曲線或打印形成報(bào)表。可實(shí)現(xiàn)多臺主機(jī)與監(jiān)控中心相聯(lián)，組成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控中心上可顯示多組電池參數(shù)。最多可掛接999臺電池監(jiān)測主機(jī)，也可以根據(jù)要求定制。
四、蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)功能與實(shí)現(xiàn)
這一部分將對蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)功能與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的論述：第一、蓄電池狀況時刻全面掌握：系統(tǒng)時刻監(jiān)測著每節(jié)蓄電池的內(nèi)阻、電壓、充放電電流、溫度等參數(shù)，時刻判斷電池的狀況，維護(hù)管理人員隨時隨地可以在計(jì)算機(jī)上看到蓄電池的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，全面掌握蓄電池的狀況。第二、危險(xiǎn)提前預(yù)警功能：時刻判斷電池的狀況，一旦有危險(xiǎn)隱患出現(xiàn)，系統(tǒng)將以聲光形式發(fā)出預(yù)警，提醒維護(hù)管理人員及時處理，避免事故的發(fā)生。第三，管理決策功能：利用其功能強(qiáng)大的管理數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)對蓄電池狀態(tài)隨時隨地進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，幫助管理者極大地提高了管理效率和決策質(zhì)量。第四，蓄電池內(nèi)阻檢測功能：系統(tǒng)可設(shè)定對全部蓄電池的單體內(nèi)阻的自動定時或人工命令隨時檢測全部蓄電池的單體電池內(nèi)阻。第五、充放電過程全過程記錄功能：可以對蓄電池組自動均充過程、放電過程、及核容過程進(jìn)行過程記錄。電池監(jiān)測儀自動進(jìn)行容量測試。可測試各電池和電池組和放電容量和充電容量。可以在遠(yuǎn)程觀察充電和放電過程?？膳浜厦磕甑暮巳莘烹姡^程監(jiān)測放電時電池組電壓和放電電流以及各電池的電壓變化。
蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)整體框架圖如圖1所示，蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)包括兩個部分，一是蓄電池組在線監(jiān)測系統(tǒng)終端，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場蓄電池組實(shí)時數(shù)據(jù)采集和傳輸；二蓄電池組在線監(jiān)測系統(tǒng)的中心軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時數(shù)據(jù)的管理和分析，在運(yùn)行監(jiān)測狀態(tài)下，對每節(jié)電池電壓、電池組充放電電流、溫度進(jìn)行判斷，對超出設(shè)定的電壓，溫度閥值的電池予以報(bào)警。
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)測界面如圖2所示，主界面采用基于簡易GIS(地理信息系統(tǒng))的管理方式，有如下特色：簡潔性：界面簡潔，沒有繁瑣的數(shù)據(jù)堆積；操作簡潔，甚至不需要操作即可了解電池組的運(yùn)行狀況。當(dāng)監(jiān)測的電池組數(shù)量較多時候，本系統(tǒng)采用的管理方式相對于樹狀的資源管理器操作更加簡潔。一覽性：在每一級的監(jiān)測界面中，不需要繁瑣的點(diǎn)擊查詢就可以總覽所有電池組的運(yùn)行狀況。直觀性：采用圖例，，，標(biāo)識電池組的運(yùn)行狀況，不需要查詢詳細(xì)數(shù)據(jù)就可以了解當(dāng)前電池組的運(yùn)行狀況。定位性：迅速定位有報(bào)警信息的電池組，方便工作人員的管理。實(shí)時性：實(shí)時監(jiān)控模塊可以監(jiān)測電池組總電流、總電壓、正負(fù)極溫度、各節(jié)電池的單體電壓、單體內(nèi)阻、單體電壓最大、最小的電池編號及相應(yīng)電壓。
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)有：主要技術(shù)參數(shù)，工作電壓、功率、通信方式、溫度測量、適用電壓、系統(tǒng)容量、端電壓和電池組總電壓測量、總電流測量、平均無故障時間以及工作溫度范圍，表一為一蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的各個參數(shù)的典型值。
五、結(jié)束語
本文通過對蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的意義、功能以及實(shí)現(xiàn)方面進(jìn)行了詳細(xì)的探討，讓大家對其有一定的了解。
參考文獻(xiàn)
[1]徐麗華.基于PWM技術(shù)的蓄電池充放電裝置的研究[D].2005.
[2]張明蓮.韓固勇.趙徐成.王慧.一種充電設(shè)備整流電路新型控制策略的研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)2010,33(22).
[3]趙尊群,丁海峰,辛伊波.一種單片機(jī)控制的大功率充電裝置[J].自動化與儀器儀表,2007(4).
[4]劉險(xiǎn)峰,曹云中,韓波.蓄電池容量在線檢測系統(tǒng)[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2009,12(8):19-23．
【關(guān)鍵詞】 蓄電池 內(nèi)阻 在線監(jiān)測
1 引言
近年來，隨著閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡稱閥控蓄電池）在電力系統(tǒng)和廣電系統(tǒng)的廣泛使用，由蓄電池故障而引發(fā)的事故時有發(fā)生。閥控蓄電池由于特殊的閥控式密封結(jié)構(gòu)，使得我們無法準(zhǔn)確掌握蓄電池的健康狀況，其“免維護(hù)”的這一優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電池運(yùn)行管理中的缺點(diǎn)和難點(diǎn)。在提高電池性能，減少維護(hù)工作量的同時，如何快捷有效地檢測出早期失效電池并預(yù)測蓄電池性能變化趨勢已成為蓄電池運(yùn)行管理的新課題。目前除了核對性放電、測端電壓等常規(guī)維護(hù)檢測手段外，隨著技術(shù)的發(fā)展一些新的檢測手段孕育而生，蓄電池在線監(jiān)測這一新檢測技術(shù)開始逐步運(yùn)用到電力系統(tǒng)和廣電系統(tǒng)。
2 蓄電池在線監(jiān)測技術(shù)研究的現(xiàn)狀
近年來，國內(nèi)外有很多公司在從事蓄電池監(jiān)測方法的研究工作，生產(chǎn)出了很多蓄電池監(jiān)測產(chǎn)品，從功能上來說，主要有：監(jiān)測蓄電池的電壓，監(jiān)測蓄電池的內(nèi)阻值，監(jiān)測蓄電池的工作溫度等。
美國的Alber公司，生產(chǎn)了世界第一臺蓄電池檢測設(shè)備，代表產(chǎn)品BDS-256/MPM-100蓄電池智能監(jiān)控系統(tǒng)是利用內(nèi)阻測試專利技術(shù)的高級綜合應(yīng)用。這種系統(tǒng)的獨(dú)特之處是能對蓄電池存在的任何問題提供早期的預(yù)報(bào)。
瑞士Lem公司的蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠在線實(shí)時監(jiān)測電池組中各電池的狀態(tài)，而不需要離線測量，并且數(shù)據(jù)可以及時上傳到電腦上，及時發(fā)現(xiàn)電池組的問題。
臺灣群菱生產(chǎn)的BCSU-50C蓄電池監(jiān)測儀，可隨時測量及記錄總電壓、總電流、各單體電池電壓等狀況，可通過5-10分鐘短時間放電預(yù)估電池剩余容量并評估電池優(yōu)劣，具有蓄電池剩余容量分析的專利技術(shù)。
杭州華塑科技有限公司生產(chǎn)的H3G蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，可實(shí)時監(jiān)測蓄電池組狀態(tài)，確保了系統(tǒng)的可用性，并能對電池故障進(jìn)行綜合分析，定位故障電池，預(yù)測電池維護(hù)及更換時間。
陜西柯藍(lán)電子有限公司生產(chǎn)的CR-AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用公司的專利直流內(nèi)阻在線測試技術(shù)，使測量數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性，測試過程無須將充電機(jī)與蓄電池組斷開，不影響直流系統(tǒng)正常運(yùn)行。
3 已實(shí)施蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)要點(diǎn)分析
目前，在獨(dú)山子動力公司水源中心變、東區(qū)變、西區(qū)變、乙烯總變等16個變電站安裝了杭州華塑科技有限公司生產(chǎn)的H3G蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，在兩年多的使用過程中，讓動力公司獲得了最大的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時也驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的可行性和合理性。
3.1 H3G蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)主要組成
3.1.1 監(jiān)測單元
5.7英寸STN液晶顯示，帶觸摸屏，能顯示所有的監(jiān)測內(nèi)容，并可查詢，通過RS485通信接口與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.1.2 控制單元
控制單元用于站端控制套系統(tǒng)工作，包括數(shù)據(jù)通訊、控制、智能管理分析功能實(shí)現(xiàn)，同時完成與遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)交互?？刂茊卧哂腥藱C(jī)交換鍵盤、液晶顯示、重要與一般報(bào)警指示、數(shù)據(jù)存儲和通信功能。
3.1.3 采集單元
電壓數(shù)據(jù)采集單元用于電池單體電壓數(shù)據(jù)采集，每個單元可以同時采集40節(jié)電池電壓。通過RS485通信接口與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。內(nèi)阻單元用于測試電池單體內(nèi)阻數(shù)據(jù)，每個單元測試1組蓄電池組（每組電池節(jié)數(shù)4～200節(jié)），通過RS485通信接口與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.1.4 容量單元
容量單元用于對蓄電池組進(jìn)行自動核對性放電，兩組蓄電池組可以共用一個容量單元，通過RS485通信接口與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。滿足停止條件后自動停止并記錄容量及單體電壓數(shù)據(jù)，無需再攜帶放電設(shè)備。
3.2 H3G蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)
H3G蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)采集并自動記錄數(shù)據(jù)有：電池組總電壓、單體電池內(nèi)阻、單體電池電壓、蓄電池連接條電阻、浮充電流、充放電電流、核對性放電數(shù)據(jù)、蓄電池溫度、環(huán)境溫度。
3.3 H3G蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)特點(diǎn)
3.3.1 實(shí)時監(jiān)控
7*24小時的預(yù)警監(jiān)控，確保了系統(tǒng)的可用性。
3.3.2 綜合管理分析
精準(zhǔn)的電池故障綜合分析，并定位故障電池，預(yù)測電池維護(hù)及更換時間。
3.3.3 報(bào)警功能
報(bào)警可以被分類成重要報(bào)警與一般報(bào)警。
3.3.4 操作日志記錄
可對用戶的操作以及自動內(nèi)阻測試、設(shè)備復(fù)位等進(jìn)行記錄。
3.3.5 通訊
帶有2個串口供第三方監(jiān)測系統(tǒng)同步監(jiān)控使用，波特率可設(shè)置。支持MODBUS規(guī)約與部頒CDT規(guī)約；支持 LAN、WAN遠(yuǎn)程集中管理。
3.3.6 數(shù)據(jù)保存
站端設(shè)備內(nèi)置大容量存儲空間，可以保存單體電壓歷史記錄、組壓電流歷史記錄、單體內(nèi)阻歷史記錄、分析報(bào)告、操作日志記錄、報(bào)警記錄。
3.3.7 數(shù)據(jù)導(dǎo)出
所有歷史及報(bào)警數(shù)據(jù)可以通過串口導(dǎo)出，并通過專用的軟件進(jìn)行顯示、編輯及打印。
3.3.8 模塊化
模塊化解決方案具備配置的靈活性，可以為任何系統(tǒng)量身定制。
3.3.9 高安全、高可靠性
采樣端與通訊端采用光電隔離，內(nèi)部一體化設(shè)計(jì)無接線。
3.4 BATTONLINE蓄電池綜合管理分析軟件
系統(tǒng)軟件的穩(wěn)定性對于整個監(jiān)測系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是非常重要的，在大多數(shù)情況下，系統(tǒng)軟件需要面臨服務(wù)器停電或故障、網(wǎng)絡(luò)故障或前端硬件故障等情況，而解決故障并回復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)往往需要專業(yè)人員花費(fèi)大量的時間，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
為了確保系統(tǒng)軟件的穩(wěn)定運(yùn)行，BattOnline使用了多項(xiàng)領(lǐng)先技術(shù)，使系統(tǒng)軟件達(dá)到了“免維護(hù)”的標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)軟件采用了模塊化分布式技術(shù)，可以屏蔽某一點(diǎn)的故障而使系統(tǒng)其它部分正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦故障恢復(fù)屏蔽自動取消。同時支持多臺服務(wù)器熱備份，一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障后另一臺繼續(xù)支持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。而BattOnline系統(tǒng)軟件采用的多層構(gòu)架技術(shù)確保了系統(tǒng)的安全性，阻擋可能的惡意攻擊。在數(shù)據(jù)處理能力方面BattOnline有了很大的提高，單服務(wù)器可以監(jiān)測500組的蓄電池組。
軟件主要具備以下功能：
（1）遠(yuǎn)程在線集中監(jiān)測功能。所有數(shù)據(jù)集中存儲在服務(wù)器上，通過IE瀏覽器訪問服務(wù)器即可實(shí)時查看各個變電站監(jiān)測數(shù)據(jù)。
（2）三級報(bào)表生成導(dǎo)出功能。可以自動生成班組級、工區(qū)級、局級蓄電池運(yùn)行報(bào)表，為蓄電池維護(hù)、更換提供依據(jù)。
（3）各種報(bào)表導(dǎo)出打印功能。可以生成導(dǎo)出各種管理報(bào)表，與現(xiàn)有工作接軌，實(shí)現(xiàn)日常管理自動化。
（4）歷史數(shù)據(jù)查詢功能。至少可以查詢1年內(nèi)的所有電壓數(shù)據(jù)、內(nèi)阻數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄、分析報(bào)告等。
（5）更直觀的顯示界面?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)表格、柱狀圖、曲線圖等方式顯示數(shù)據(jù)，更直觀。
（6）遠(yuǎn)程參數(shù)修改功能。可遠(yuǎn)程修改站端設(shè)備參數(shù)。
4 已實(shí)施蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)效果
總之，閥控鉛酸蓄電池的充放電是一個復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，引起蓄電池失效的原因很多，了解閥控鉛酸蓄電池的工作原理和失效機(jī)理，科學(xué)、合理地對閥控鉛酸蓄電池進(jìn)行監(jiān)測與維護(hù)，在安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益上有很重要的意義。
蓄電池綜合參數(shù)的在線監(jiān)測管理的運(yùn)用，可以使維護(hù)人員的工作從煩瑣的巡檢工作變?yōu)閷π铍姵氐男阅芫S護(hù)，蓄電池的維護(hù)方式從目前的被動方式轉(zhuǎn)到主動方式，在管理上有質(zhì)的飛躍；
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測蓄電池的各類工作狀態(tài)，對于不合理的工況能作出相應(yīng)報(bào)警，避免了對蓄電池的傷害，延長蓄電池的使用壽命；
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測蓄電池的性能，對于個別性能落后的蓄電池能及時發(fā)現(xiàn)，避免了因個別蓄電池性能落后引起電池組連鎖損壞；
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測蓄電池的性能，免了盲目更換蓄電池造成的浪費(fèi)；
目前蓄電池廠商生產(chǎn)、銷售的蓄電池，于各種原因，質(zhì)量和性能有很大的差異，完善的蓄電池檢測手段可以避免采購到性能低劣的蓄電池。
5 結(jié)語
伴隨著獨(dú)山子廣電事業(yè)的不斷發(fā)展，蓄電池的使用范圍將越來越大，數(shù)量越來越多，對蓄電池的維護(hù)不論是從管理的角度出發(fā)還是維護(hù)方式的選擇，及時推廣應(yīng)用蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)還是很有必要的。另外，在蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)推廣的基礎(chǔ)上，我認(rèn)為，蓄電池組還仍然有必要周期性的采用三類不同深度的放電測試，以達(dá)到維護(hù)蓄電池完全達(dá)到現(xiàn)場使用要求的目的：
（1）完全放電 電池在投運(yùn)之前應(yīng)進(jìn)行一次100%深度的放電，以確認(rèn)該電池組能滿足設(shè)計(jì)要求。否則，若存在產(chǎn)品本身的質(zhì)量問題，初次測試到的內(nèi)阻參數(shù)的不準(zhǔn)確性、不合格數(shù)據(jù)的摻入，會影響到后續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，放電前應(yīng)該充滿并在浮充狀態(tài)保持一定的時間。
（2）中等深度的放電 在運(yùn)行一段時間（新電池二年周期，運(yùn)行達(dá)四年以上的電池應(yīng)一年為周期）后，宜進(jìn)行中等深度指30―50%深度的放電。
（3）周期性的短時放電 根據(jù)蓄電池應(yīng)用場合選取適合的周期，例如3個月。一般短時放電的深度為5%左右。對保持好蓄電池的良好性能狀態(tài)是有幫助的。
參考文獻(xiàn)：
[關(guān)鍵詞]蓄電池 在線監(jiān)測 發(fā)展
中圖分類號：UT3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0362-01
蓄電池作為電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中的直流系統(tǒng)，是向外供電的唯一設(shè)備，其性能的好壞直接關(guān)系到電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的安全可靠程度。通過對國內(nèi)外蓄電池在線監(jiān)測現(xiàn)狀的研究分析，發(fā)現(xiàn)我國在蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)方面仍然存在著一些問題，因此需要針對性的采取措施做出適當(dāng)調(diào)整。
1.當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于蓄電池的研究現(xiàn)狀
可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置稱作化學(xué)電池，一般簡稱為電池。電池放電后，能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生――把電能儲存為化學(xué)能；需要放電時再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，這類電池稱為蓄電池，也稱二次電池。其工作原理簡言之，首先利用外部的電能將電池內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)激活，轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，等到需要時再將電能輸出，如我們經(jīng)常使用的手機(jī)電池，可充電電池便是采用這種原理。鉛蓄電池是用鉛作為負(fù)極，二氧化鉛為正極，負(fù)極作為還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極作為氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，兩者反應(yīng)均生成硫酸鉛，而電解質(zhì)是稀硫酸。
隨著科技社會的進(jìn)步，人們生活質(zhì)量逐漸提高，但是生態(tài)環(huán)境卻越來越惡劣，石油等化石能源也日漸枯竭，因此諸如蓄電池這類的二次能源的使用便凸顯了其重要性。[1]再加上各行各業(yè)對電力資源的需求量也逐漸增大，依賴性也越來越強(qiáng)，因此不允許電力的突然中斷，否則會對企業(yè)運(yùn)營造成很大損失，由此來看蓄電池的研究和發(fā)展也是應(yīng)運(yùn)而生的了。近年來國內(nèi)外很多公司已經(jīng)對蓄電池做了多方面的研究和調(diào)查，主要是針對蓄電池功能上的改善，如檢測蓄電池的電壓、蓄電池的內(nèi)阻等指標(biāo)，通過對蓄電池各種指標(biāo)的檢測，保證該系統(tǒng)的抗性及穩(wěn)定性。
2.當(dāng)前蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)中存在的問題
2.1 蓄電池性能的監(jiān)測不準(zhǔn)確
通過上述簡單介紹，可以明確隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，蓄電池的研究已獲得了很大的突破，尤其在企業(yè)的運(yùn)營上，蓄電池為企業(yè)提供了長期的能量供應(yīng)。但是筆者發(fā)現(xiàn)在蓄電池的研究上仍然存在著一些問題。雖然近些年國內(nèi)為針對蓄電池的功能、性能檢測方面做了很多工作，但是蓄電池性能指標(biāo)的檢測仍是困擾研究人員的一個重大問題。如果對蓄電池指標(biāo)的檢測工作都做不到位，那么又如何令其長期有效地為企業(yè)提供電能呢？所以說在提高電池性能，減少維護(hù)工作量的同時，如何快捷有效地檢測出早期失效電池并預(yù)測蓄電池性能變化趨勢已成為電池運(yùn)行管理的新課題。
2.2 監(jiān)督管理系統(tǒng)的匱乏
除了蓄電池性能檢測方面的問題，監(jiān)測管理系統(tǒng)的匱乏也是蓄電池研究領(lǐng)域中存在的一個嚴(yán)重問題。它同時也是導(dǎo)致蓄電池性能檢測不準(zhǔn)確的重要原因。監(jiān)督管理系統(tǒng)的匱乏，首先是針對蓄電池自身研究體制上的問題，該研究領(lǐng)域內(nèi)部，企業(yè)之間往往是自上而下的監(jiān)督管理體系，缺乏自下而上的反饋機(jī)制。此外政府的監(jiān)督管理工作做得也不到位。
2.3 蓄電池作為二次能源的弊端
隨著化石能源的日益枯竭，蓄電池作為二次能源，對于能源緊張可以起到很好的緩解作用，因此對于蓄電池的研究也就逐漸興起。但是筆者想要強(qiáng)調(diào)一下蓄電池生產(chǎn)中存在的污染問題。蓄電池中的材料主要是鉛的復(fù)合物，而鉛是人體唯一不需要的微量元素，也是一種穩(wěn)定的不可降解的污染物，在環(huán)境中可長期積累。如果長期接觸鉛，即使是微量的，也會導(dǎo)致智力下降，當(dāng)人體內(nèi)的鉛蓄積到一定程度時會出現(xiàn)精神障礙、失眠、頭痛等慢性中毒癥狀，引起大腦損傷。[2]眾所周知，電池污染對土壤的損傷力非常大，在土壤中經(jīng)過很多年也不會降解，而且電池的污染還具有潛伏期，或許10多年土壤中的蓄電池的污染都會存在，這不僅對農(nóng)作物的生長不利，而且對人類身體健康而言也是一種不負(fù)責(zé)的行為。但是鉛蓄電池在使用中是不會造成污染的，只是在進(jìn)行鉛回收和生產(chǎn)中污染比較嚴(yán)重，產(chǎn)生的廢液一旦流失到土壤中，將會對土壤造成嚴(yán)重的傷害。
3.蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的特性評價(jià)
3.1 自動化服務(wù)功能
上文已經(jīng)提到，蓄電池具有自動化服務(wù)的功能，可以對蓄電池的指標(biāo)隨時隨地的紀(jì)錄，并通過檢測，進(jìn)行自動的放電，當(dāng)電量飽和后，又可以自主的結(jié)束放電過程。而且因?yàn)榫哂谐掷m(xù)性檢測環(huán)境的功能，該系統(tǒng)還可以在意外發(fā)生的第一時間進(jìn)行報(bào)警，如網(wǎng)報(bào)警、短信報(bào)警和聲光報(bào)警等。另外該系統(tǒng)還可以在多條線路中進(jìn)行擴(kuò)展，但受蓄電池自身電阻和電壓的限制。
3.2 電池資源數(shù)字化管理
蓄電池在線系統(tǒng)是采用數(shù)字化、信息化的在線監(jiān)測系統(tǒng)。數(shù)字化管理不僅節(jié)省了大量時間，而且在操作上也更加便利，可以對全程實(shí)行監(jiān)控與管理，這樣對于蓄電池在線監(jiān)測無疑提供了一個很好的平臺。
4.如何加快蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展
4.1 完善蓄電池性能狀態(tài)的準(zhǔn)確監(jiān)測及蓄電池充電容量
系統(tǒng)可設(shè)定電池內(nèi)阻的自動定時檢測，最低設(shè)定為10分鐘一次。同時也可以在服務(wù)器上對整組電池或單個電池的內(nèi)阻進(jìn)行檢測。在測試內(nèi)阻的同時，電池電壓值也同時測量。當(dāng)電池組進(jìn)行放電或充電時，電池監(jiān)測儀自動進(jìn)行容量測試。而判斷蓄電池充電容量是否充電至額定容量的三個標(biāo)準(zhǔn)。一是總的充電容量達(dá)到額定要求值，一般在140%-160%之間；二是測定蓄電池充電完成后的實(shí)際容量與設(shè)計(jì)容量之比大于95%；三是停止充電后1小時，蓄電池的端電壓在1.80伏之間無變化。
4.2 完善該領(lǐng)域的發(fā)展管理系統(tǒng)
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大的管理數(shù)據(jù)庫，通過計(jì)算機(jī)的時刻記錄，可以實(shí)現(xiàn)對蓄電池狀態(tài)隨時隨地的查詢統(tǒng)計(jì)，幫助管理者極大地提高管理效率和決策質(zhì)量。但是管理者并不能因?yàn)樾铍姵卦诰€系統(tǒng)使得工作更加便捷省事，就疏忽大意了。因?yàn)橛?jì)算機(jī)僅僅是記錄數(shù)據(jù)，并沒有判斷和檢測的功能，因此計(jì)算機(jī)只能起到協(xié)助工作人員工作的作用，工作人員還是需要隨時做好監(jiān)測管理工作，這樣才能減少安全事故的發(fā)生幾率。
4.3 推廣環(huán)保型產(chǎn)業(yè)鏈
雖然蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)使得監(jiān)測工作更加便捷，工作量也減少了很多，但是從來源上來講，在對蓄電池進(jìn)行生產(chǎn)和回收時很容易導(dǎo)致鉛的泄露，鉛溶液的泄露很容易導(dǎo)致土壤的污染，因此筆者呼吁針對蓄電池在線系統(tǒng)的管理，要推廣環(huán)保型產(chǎn)業(yè)鏈，盡量減少鉛等其他有毒元素的污染。[3]首先在蓄電池的生產(chǎn)運(yùn)輸過程中，要嚴(yán)格要求，規(guī)范化管理，減少微量元素鉛的泄露，再者是要做好電池回收工作，不可隨便丟棄，廢舊電池要統(tǒng)一回收，集中進(jìn)行清潔化處理。
5、結(jié)語
通過上述分析，明確了蓄電池的主要功能及特性以及蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的便捷性與實(shí)用性。雖然當(dāng)前在該領(lǐng)域仍然存在著一些問題，如性能檢測的不準(zhǔn)確性，蓄電池的污染問題等等，但是通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，針對性的采取適當(dāng)措施，這些問題還是可以得到改善的。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：鉛酸蓄電池； 在線監(jiān)測； 計(jì)算機(jī)； 數(shù)據(jù)采集
中圖分類號：TN87-34
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1004-373X(2011)09-0133-03
Forcecontrol-based On-line Monitoring System for VRLA Battery
BAO Tian-yue,LIU Su-juan
(Qinhuangdao Branch of Northeast Petroleum University,Qinhuangdao 066004,China)
Abstract： VRLA battery as stand-by power has been widely used in many power-supply systems. The accidents usually happened due to the battery in the DC power supply because of lacking necessary monitoring tools and without accurate monitoring method in daily monitoring. An effective battery on-line monitoring program is designed,the battery voltage,resistance and other parameters can be controlled by forcecontrol software for realizing accurate monitoring and performance prediction of VRLA battery.
Keywords： VRLA; on-line monitoring; computer; data acquisition
0 引 言
目前，電能存儲和使用主要靠蓄電池完成，而閥控鉛酸蓄電池(VRLAB)因其密封性好、對環(huán)境無污染、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用［1］。但是由于各種原因時常會出現(xiàn)蓄電池使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定時間的情況，甚至出現(xiàn)直流電源事故［2-4］。
為了給VRLA蓄電池組的檢測提供一個安全可靠的監(jiān)測平臺，將傳統(tǒng)的分離式檢測過程有機(jī)地結(jié)合起來，構(gòu)成一個便捷、智能型自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)［5］，實(shí)現(xiàn)對VRLA蓄電池組及其單節(jié)電池電壓和內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時檢測，并能有效判斷蓄電池組容量和性能?，F(xiàn)擬采用電壓采集模塊、內(nèi)阻采集模塊和組態(tài)軟件組成實(shí)時數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對VRLA蓄電池組的使用進(jìn)行監(jiān)控，確保電池組的長時間有效工作。
1 系統(tǒng)功能
VRLA分布式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)是為閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)的運(yùn)行管理設(shè)計(jì)的，用于在線監(jiān)測蓄電池組的運(yùn)行狀況，報(bào)告電池組總電壓、充放電電流、電池容量、單電池電壓和內(nèi)阻，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控管理。
2 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)測機(jī)組和數(shù)據(jù)集中監(jiān)控管理服務(wù)器構(gòu)成。
現(xiàn)場監(jiān)測機(jī)組可由多臺計(jì)算機(jī)構(gòu)成分布式采集網(wǎng)絡(luò)，完成對不同蓄電池組的監(jiān)測管理，采集電池組的電壓、電流，計(jì)算電池容量。通過計(jì)算機(jī)的RS 232串口，將采集的單電池電壓和內(nèi)阻傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，實(shí)時顯示電池?cái)?shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)，查詢數(shù)據(jù)，并智能分析數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)集中監(jiān)控管理服務(wù)器通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成對各現(xiàn)場監(jiān)控機(jī)的數(shù)據(jù)集中存儲、管理和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。各類結(jié)構(gòu)(C/S或B/S結(jié)構(gòu))終端客戶可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問和查詢數(shù)據(jù)。
3 軟件設(shè)計(jì)
組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集與控制的專用軟件，能以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預(yù)設(shè)置的關(guān)鍵模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時支持硬件廠家生產(chǎn)的各種計(jì)算機(jī)和硬件設(shè)備與高可靠性的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合［6-8］?？上蛘麄€監(jiān)控系統(tǒng)提供軟硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。
力控軟件是運(yùn)行在Windows 98/NT/2000/XP操作系統(tǒng)上的監(jiān)控組態(tài)軟件，主要包括工程管理器、人機(jī)界面VIEW、實(shí)時數(shù)據(jù)庫DB、I/O驅(qū)動程序以及各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組件等［9］。
3.1 軟件組成及功能
VRLA在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件的主要功能如下：
(1) 實(shí)時顯示電池組總電壓、充放電流、電池剩余容量；
(2) 自動控制單電池電壓、內(nèi)阻巡檢，并實(shí)時顯示數(shù)值；
(3) 顯示電池組總電壓和充放電流的實(shí)時趨勢曲線；
(4) 可查詢單片機(jī)電壓和內(nèi)阻歷史數(shù)據(jù)及報(bào)表；
(5) 可設(shè)置電池組容量值和內(nèi)阻巡檢周期值；
(6) 可手動啟動內(nèi)阻巡檢。
3.2 軟件實(shí)現(xiàn)
主控界面如圖1所示，分別顯示電池組總電壓、采樣電流、剩余電量和累積電量，也可以設(shè)置當(dāng)前電池組的電池額定容量，并預(yù)測剩余電量。實(shí)時趨勢曲線體現(xiàn)充放電過程中總電壓與充放電流之間的相互關(guān)系。
圖1 系統(tǒng)主控界面圖
圖2為單電池采樣界面，分別顯示18節(jié)電池的單電池電壓值和內(nèi)阻值。單電池電壓巡檢過程采用實(shí)時采樣方式，采樣時間間隔為50 ms。因?yàn)殡姵氐膬?nèi)阻在短時間內(nèi)變化較小，尤其在充電過程中，因此，電池內(nèi)阻巡檢采用兩種方式：周期采樣方式和手動采樣方式。通過點(diǎn)擊“內(nèi)阻監(jiān)測”選項(xiàng)，在內(nèi)阻參數(shù)設(shè)置中填寫采集周期時間，系統(tǒng)將按此設(shè)定值周期循環(huán)巡檢，或者點(diǎn)擊“立即采樣”按鈕實(shí)現(xiàn)手動巡檢。
通過內(nèi)阻的監(jiān)測可以對電池的性能進(jìn)行可靠預(yù)測，并通過組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)及時報(bào)警，以免出現(xiàn)事故。
3.3 部分程序設(shè)計(jì)
3.3.1 單電池內(nèi)阻的定時采樣設(shè)計(jì)
內(nèi)阻是考核電池性能的一種相當(dāng)可靠的方法，通過電池內(nèi)阻可以預(yù)測其放電性能。為了能夠有效地測量內(nèi)阻值,采用計(jì)算機(jī)自動周期巡檢和手動巡檢相結(jié)合的方法，既可以實(shí)現(xiàn)巡檢的自動化，又可以根據(jù)用戶需要實(shí)時查看。具體程序如下：
IF ResisDFlag==1 THEN //判斷是否進(jìn)入手動狀態(tài)
IF DelayTimeForRDetect>0 THEN //對查詢時間周期進(jìn)行監(jiān)控
DelayTimeForRDetect=DelayTimeForRDetect-1;
#ResistanceDetectSet.#Text20.Text=″內(nèi)阻巡檢中…″;
strPrecentage=IntToStr((120-DelayTimeForRDetect)*100/120,10);
#ResistanceDetectSet.#Text23.Text=strPrecentage+″%″;
ELSE
ResisDFlag=0;
…
HideWindow(″ResistanceDetectSet″);
ENDIF
ENDIF
圖2 單電池采樣界面圖
3.3.2 剩余容量的預(yù)測計(jì)算
電池組剩余容量使監(jiān)測可以有效地實(shí)現(xiàn)電池管理，及時對電池進(jìn)行充電操作，提高電池組的使用壽命［10］。剩余容量計(jì)算采用連續(xù)系統(tǒng)離散化方法，對采樣周期離散處理后得：
F(t)=∫?∞0f(t)dt ≈f(t)∑∞k=0δ(t－kT)•T
由上式可知F(t)為實(shí)際采樣后的累積量，近似為離散信號f(t)∑∞k=0δ(t－kT)與采樣時間周期T的乘積。按此公式，剩余容量的計(jì)算程序如下：
IF TotleDC_C.pv<-0.7 && TotleDC_C.pv>0.7 THEN //判斷電流是否零點(diǎn)漂移
IF Accumulation_E < Capacity_Battery THEN
Accumulation_E=Accumulation_E-TotleDC_C.pv/3600;//充放電量累積計(jì)算
ELSE
Accumulation_E=Accumulation_E;
ENDIF
ENDIF
Last_E=Accumulation_E*100/Capacity_Battery; //顯示剩余電量百分比
4 系統(tǒng)特點(diǎn)
針對VRLA蓄電池組在EPS系統(tǒng)中的需求，監(jiān)控軟件主要有以下幾個特點(diǎn)：
信息共享功能 系統(tǒng)服務(wù)器從各遠(yuǎn)程采集站收集當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)，同時將數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中，使各個職能部門能夠了解實(shí)時或歷史的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息的共享。
強(qiáng)大的監(jiān)測功能 在顯示屏上以畫面、報(bào)表、圖像的形式動態(tài)顯示VRLA電池組的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。顯示界面上可顯示當(dāng)前監(jiān)測數(shù)據(jù)，也可以顯示歷史數(shù)據(jù)，并通過顏色變化、百分比等手段增強(qiáng)畫面的可視性。
數(shù)據(jù)管理功能 數(shù)據(jù)管理功能包括：數(shù)據(jù)存檔功能(系統(tǒng)對其從各個現(xiàn)場采集的各種電壓和內(nèi)阻等信息數(shù)據(jù)，按照其不同類型、名稱、屬性、時序等特征分類，建立必須的數(shù)據(jù)庫)；數(shù)據(jù)顯示功能(系統(tǒng)對采集到的各種數(shù)據(jù)，可按照不同形式進(jìn)行顯示，其顯示方式為數(shù)據(jù)、動畫、表格、圖像、曲線等，并可以用顏色和符號表明數(shù)據(jù)的性質(zhì))；數(shù)據(jù)處理功能(系統(tǒng)對存放在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，可進(jìn)行最大值、最小值、平均值等的運(yùn)算處理，可根據(jù)需要生成各類報(bào)表、趨勢曲線)；報(bào)表生成和打印功能(操作人員利用系統(tǒng)提供的實(shí)用程序，通過簡單的人機(jī)對話，可完成報(bào)表的設(shè)計(jì)，并具有隨時打印的功能)。
遠(yuǎn)程控制功能 為了提高系統(tǒng)的反應(yīng)速度，通過RS 485接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制VRLA在線監(jiān)測的巡檢過程，如手動巡檢單電池組內(nèi)阻等操作。
5 結(jié) 語
通過本系統(tǒng)對VRLA蓄電池組的在線監(jiān)測，克服了原來由人工檢查測量不準(zhǔn)確帶來的各種問題。本系統(tǒng)能夠有效把握VRLA蓄電池組的工作狀態(tài)，監(jiān)測蓄電池的后備使用狀況。不僅能夠?qū)崟r在線監(jiān)測電池電壓和內(nèi)阻，有效預(yù)測總電池組容量和單電池的性能，而且能夠通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交互實(shí)現(xiàn)信息共享，提高了監(jiān)測效率。本系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國家圖書館、首都機(jī)場等工程的EPS系統(tǒng)中。
參考文獻(xiàn)
［1］劉險(xiǎn)峰，倪洪權(quán).蓄電池容量在線檢測研究［J］.通信電源技術(shù)，2009，26(3)：51-54.
［2］龍順游，強(qiáng)錫富.閥控鉛酸蓄電池劣化程度預(yù)測研究［J］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，35(1)：118-121.
［3］劉百芬，程海林.一種新型的蓄電池內(nèi)阻測量方法的研究及實(shí)現(xiàn)［J］.儀表技術(shù)與傳感器，2004(5)：49-50.
［4］吳中明，吳昊.密封鉛酸蓄電池容量快速測試技術(shù)難點(diǎn)分析［J］.通信電源技術(shù)，2006，23(1)：59-60，67.
［5］陳馨，張聰，鄭錦秀，等.大容量蓄電池內(nèi)阻測量的虛擬儀器研制［J］.計(jì)算機(jī)測量與控制，2008，16(7)：1050-1052.
［6］張運(yùn)剛，宋小春，郭武強(qiáng).工業(yè)組態(tài)技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：人民郵電出版社，2009.
［7］馬國華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005.
［8］徐曼珍.新型蓄電池原理與應(yīng)用［M］.北京：人民郵電出版社，2005.
【關(guān)鍵詞】 傳感器 蓄電池在線監(jiān)測 運(yùn)行方式
1 概述
蓄電池作為備用電源在供電系統(tǒng)中往往起著極其重要的作用，在交流電失電或其它事故狀態(tài)下蓄電池組一旦出現(xiàn)問題，供電系統(tǒng)將面臨癱瘓，造成設(shè)備停運(yùn)及其它重大運(yùn)行事故。近年隨著閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡稱閥控蓄電池）的廣泛使用，加之使用環(huán)境及條件欠佳，因蓄電池提前失效而引發(fā)的事故時有發(fā)生。如何快捷有效地檢測出早期失效電池并預(yù)測蓄電池性能變化趨勢已成為電池運(yùn)行管理的新課題。隨著技術(shù)的發(fā)展，蓄電池在線監(jiān)測這一新檢測技術(shù)開始逐步得到運(yùn)用。
ARM9-LEM傳感器是專門為應(yīng)用于蓄電池在線監(jiān)測而做的蓄電池傳感器。該傳感器每只模塊監(jiān)測一塊蓄電池，模塊采用四線制設(shè)計(jì)，通過與蓄電池的正負(fù)極相連實(shí)現(xiàn)供電和測量，然后通過RJ11接口（電話線接口）實(shí)現(xiàn)至多254個模塊的相連，經(jīng)由開放的串口協(xié)議通訊實(shí)現(xiàn)對整個蓄電池組的監(jiān)測。該傳感器可以直接測量單體蓄電池的阻抗、電壓和表面溫度（模塊貼在電池表面）等。
2 蓄電池在線監(jiān)測硬件平臺的構(gòu)成
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)一方面需要完成在工業(yè)現(xiàn)場如變電站，數(shù)據(jù)中心等場合蓄電池參數(shù)的人機(jī)交互，方便用戶在現(xiàn)場時觀測蓄電池組整體電壓，電流以及各單體電池的阻抗，電壓和溫度；另一方面需要提供網(wǎng)絡(luò)接口，使用戶在遠(yuǎn)端如中央控制室能夠及時了解現(xiàn)場的情況；最后需增加GSM接口，一旦發(fā)生故障，可以用發(fā)短信或者打電話的方式通知到值班人員。因此有必要設(shè)計(jì)一臺現(xiàn)場監(jiān)測主機(jī)完成以上功能，與ARM9-LEM傳感器sentinel模塊相配實(shí)現(xiàn)整個蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建。
（1）鑒于sentinel模塊的獨(dú)特設(shè)計(jì)，可以直接對蓄電池阻抗進(jìn)行測試，因此系統(tǒng)毋須安裝單獨(dú)的放電模塊。
（2）由于sentinel模塊需要通過地址來識別，該地址是8位的，以上連接最多實(shí)現(xiàn)254塊蓄電池的連接，對現(xiàn)場監(jiān)控提出的要求至少有帶有人機(jī)交互功能，網(wǎng)絡(luò)功能，GSM發(fā)射功能，sbus總線通訊的功能以及A/D轉(zhuǎn)換接口。
3 基于ARM9的蓄電池在線監(jiān)測主機(jī)
主機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個帶有人機(jī)交互界面的嵌入式系統(tǒng)。擬采用ARM9+操作系統(tǒng)的方式，選擇ATMEL公司的AT91SAM9261作為系統(tǒng)的主控CPU。
3.1 核心板部分設(shè)計(jì)
核心板的設(shè)計(jì)框圖如圖1：
說明：
（1）由于AT91SAM9261采用Dataflash的啟動的方式只能工作在溫度高于0℃低于70℃的范圍，一旦溫度低于0℃將無法啟動。為了解決這個問題，只能使ARM采用外部啟動即NOR FLASH啟動的方式，因此需要選擇啟動模式為外部啟動（BMS=0），以達(dá)到工業(yè)現(xiàn)場的溫度要求。
（2）Norflash存儲器芯片選擇AMD公司的AM29LV160DB，其容量為4M*16bit，用于存儲BOOT程序，小型操作系統(tǒng)及小型應(yīng)用程序。設(shè)計(jì)時采用字對齊方式，即芯片的A0地址線對應(yīng)ARM芯片的A1地址線。
3.2 擴(kuò)展板部分設(shè)計(jì)
擴(kuò)展板的設(shè)計(jì)框圖如圖2：
（1） SPI flash芯片用于存儲蓄電池傳感器采得的數(shù)據(jù)。此處將芯片的寫保護(hù)腳使用ARM的一個I/O口管理起來，以防上電或者掉電時修改片內(nèi)的數(shù)據(jù)。
（2）GSM模塊采用西門子公司的TC35i模塊，與擴(kuò)展接口（連向ARM新片）之間通過串口進(jìn)行通訊，另外使用ARM的一個I/O口控制IGT管腳進(jìn)行模塊的激活。為了保證模塊與SIM卡之間通訊正常，他們之間的走線距離要盡量短。
（3）網(wǎng)卡接口芯片采用DM9000，數(shù)據(jù)包通過它傳送至以太網(wǎng)直至上位機(jī)軟件。同時使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程固件升級，保證主機(jī)運(yùn)行最新的應(yīng)用軟件。
（4）由于AT91SAM9261提供液晶數(shù)據(jù)接口，因此可以直接與LCD實(shí)現(xiàn)連接。
（5）觸摸屏接口芯片采用專用芯片ADS7843完成。
4 整機(jī)聯(lián)調(diào)
在變電站對該系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，使用2組蓄電池，每組分別有54節(jié)2v 300Ah的蓄電池：
編寫測試程序在系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行，每隔半小時對各蓄電池模塊進(jìn)行一次取數(shù)，然后將信息通過調(diào)試串口打印出來。下面為某次取數(shù)得到的結(jié)果：
# 1 battery ： 2.28v 24.29 404.9 uohm
# 2 battery ： 2.24v 24.08 362.1 uohm
# 3 battery ： 2.22v 24.29 426.1 uohm
# 4 battery ： 2.29v 24.29 350.1 uohm
# 5 battery ： 2.25v 24.29 381.8 uohm
以上每個電池的參數(shù)分別為電壓、溫度、阻抗。在未來的實(shí)際應(yīng)用中，通過對這些參數(shù)的綜合分析，可以得知每只蓄電池的健康狀況；同時本實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了該平臺可以應(yīng)用于蓄電池在線監(jiān)測。
5 展望
基于ARM9-LEM傳感器的蓄電池在線監(jiān)測硬件平臺不僅可以用于對蓄電池失效模型和監(jiān)測算法甚至電池活化技術(shù)的研究，配套監(jiān)測軟件可以應(yīng)用于各種需要監(jiān)測蓄電池的實(shí)際場合，如電力、通信、石油、化工、鐵路、煤炭等行業(yè)的直流電源系統(tǒng)以及UPS系統(tǒng)的蓄電池在線監(jiān)測，為蓄電池提供更安全的保護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
