1 導(dǎo)言
在供電體系中，盡管蓄電池作為備用電源，但也發(fā)揮著極其重要的作用。一旦在交流電失電或其它事端狀況下，蓄電池組若是出現(xiàn)問題，那么供電體系將面臨癱瘓，因而造成設(shè)備停運(yùn)及其它嚴(yán)峻運(yùn)轉(zhuǎn)事端。近年跟著閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡(jiǎn)稱閥控蓄電池）的廣泛運(yùn)用，加之運(yùn)用環(huán)境及條件欠佳，蓄電池的相關(guān)事端也層出不窮。閥控蓄電池因?yàn)樘貏e的閥控式密封結(jié)構(gòu)，使得咱們無法精確掌握蓄電池的健康狀況，其“免保護(hù)”的這一長(zhǎng)處，反而成為電池運(yùn)轉(zhuǎn)辦理中的缺陷和難點(diǎn)。在提高電池功用，削減保護(hù)作業(yè)量的一起，怎么便利有效地檢測(cè)出早期失效電池并猜測(cè)蓄電池功用改變趨勢(shì)已成為電池運(yùn)轉(zhuǎn)辦理的新課題?，F(xiàn)在除了核對(duì)性放電、電壓巡檢等慣例保護(hù)檢測(cè)手法外，跟著技能的開展一些新的檢測(cè)手法孕育而生，蓄電池在線監(jiān)測(cè)這一新檢測(cè)技能開端逐漸得到運(yùn)用。
2 蓄電池在線監(jiān)測(cè)硬件渠道的構(gòu)成
蓄電池在線監(jiān)測(cè)體系一方面需求完結(jié)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)如變電站，數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)合蓄電池參數(shù)的人機(jī)交互，便使用戶在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)觀測(cè)蓄電池組全體電壓，電流以及各單體電池的阻抗，電壓和溫度；另一方面需求供給網(wǎng)絡(luò)接口，運(yùn)用戶在遠(yuǎn)端如中央操控室能夠及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的情況；最終需添加GSM接口，一旦發(fā)作毛病，能夠用發(fā)短信或許打電話的方法告訴到值班人員。因而有必要規(guī)劃一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)主機(jī)完結(jié)以上功用，與Sentinel模塊般配完成整個(gè)蓄電池在線監(jiān)測(cè)體系的構(gòu)建，如下圖：
需求闡明的是：
a 由上圖可見，鑒于sentinel模塊的共同規(guī)劃，能夠直接對(duì)蓄電池阻抗進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，因而體系毋須裝置獨(dú)自的放電模塊。
b 因?yàn)閟entinel模塊需求經(jīng)過地址來辨認(rèn)，該地址是8位的，以上銜接最多完成254塊蓄電池的銜接，
c 理論上圖頂用虛線指示的sbus通訊線是不需求銜接的，可是考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，如兩模塊之間的通訊線一旦被損壞，則某些模塊將不在線路中，因而出于冗余規(guī)劃的考慮，在現(xiàn)場(chǎng)答應(yīng)的情況下，盡量安置該線纜。
d 圖中的電流變送器一般用于主機(jī)丈量充放電電流，感知蓄電池的狀況，是十分必要的，考慮現(xiàn)場(chǎng)施工便利，盡量運(yùn)用外置的電流變送器，而不將該變送器安置在主機(jī)內(nèi)，不然電池充放電線纜（往往是很粗的線纜）需求繞經(jīng)主機(jī)，不經(jīng)濟(jì)也不安全。
e 運(yùn)用GSM天線的時(shí)分，要實(shí)地丈量當(dāng)?shù)氐男盘?hào)強(qiáng)度，某些機(jī)房信號(hào)屏蔽嚴(yán)峻，此刻能夠考慮將天線移到室外，以完成信號(hào)的曉暢發(fā)送。
由以上的剖析，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控提出的要求至少有帶有人機(jī)交互功用，網(wǎng)絡(luò)功用，GSM發(fā)射功用，sbus總線通訊的功用以及A/D變換接口。
3 蓄電池在線監(jiān)測(cè)主機(jī)
主機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)帶有人機(jī)交互界面的嵌入式體系。為了完結(jié)嵌入式渠道的構(gòu)建，便利完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的通訊，擬選用ARM9+操作體系的方法，考慮到工業(yè)級(jí)的作業(yè)溫度以及便利帶液晶接口，挑選ATMEL公司的AT91SAM9261作為體系的主控CPU。
為了調(diào)試便利選用中心板+擴(kuò)展板的方法，中心板上安置一個(gè)ARM9的最小體系，將一切接口皆引出，而功用部分則安置在擴(kuò)展板上。
3.1 中心板部分規(guī)劃
中心板的規(guī)劃框圖如下：
闡明：
a 因?yàn)锳T91SAM9261選用Dataflash的發(fā)動(dòng)的方法只能作業(yè)在溫度高于0℃低于70℃的規(guī)模，一旦溫度低于0℃將無法發(fā)動(dòng)。為了處理這個(gè)問題，只能使ARM選用外部發(fā)動(dòng)即NOR FLASH發(fā)動(dòng)的方法，因而需求挑選發(fā)動(dòng)形式為外部發(fā)動(dòng)（BMS=0），以到達(dá)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度要求。
b Norflash存儲(chǔ)器芯片挑選AMD公司的AM29LV160DB，其容量為4M*16bit，用于存儲(chǔ)BOOT程序，小型操作體系及小型使用程序。規(guī)劃時(shí)選用字對(duì)齊方法，即芯片的A0地址線對(duì)應(yīng)ARM芯片的A1地址線。別的因?yàn)锳TMEL官方供給的SAM-BA燒寫程序僅支撐Dataflash和Nandflash，因而有必要修正SAM-BA的腳本文件以完成對(duì)Norflash的燒寫
c Nandflash存儲(chǔ)器芯片挑選三星公司的K9F1208U0B，其存儲(chǔ)容量為存儲(chǔ)容量：64M*16bit， 選用wince或許linux的操作體系時(shí)運(yùn)用該芯片中存儲(chǔ)操作體系和使用程序；如運(yùn)用ucos之類的小型操作體系時(shí)，則該芯片能夠省掉不焊接，體系與BOOT程序存儲(chǔ)在Norflash即可。
d Sdram芯片選用MT48LC16M16A2TG-75IT:D，每片容量為16M*16bit，本體系中選用兩片SDRAM構(gòu)成32數(shù)據(jù)總線。因?yàn)镾dram芯片為整個(gè)嵌入式渠道的內(nèi)存，需求頻頻地與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為了完成較好的信號(hào)完好性，在接近ARM的地址和操控總線上串聯(lián)22歐姆平衡電阻吸收信號(hào)反射。當(dāng)選用小型操作體系時(shí)分，操作體系可在ARM內(nèi)部的SRAM中運(yùn)轉(zhuǎn)，Sdram能夠省掉不焊接。
e 擴(kuò)展接口將ARM芯片的一切可用接口皆擴(kuò)展出來，用于和擴(kuò)展板銜接。
f 因?yàn)樾盘?hào)密布，一起需求將接口悉數(shù)引出并確保杰出的電磁兼容性作用，PCB選用六層板PCB規(guī)劃方法，選用信號(hào)層——地層——信號(hào)層——電源層——地層——信號(hào)層的方法。
為了確保高頻作業(yè)的作用，規(guī)劃時(shí)考慮將兩片SDRAM的各總線規(guī)劃為等長(zhǎng)，一起選用兩面布局和蛇形走線等技能手法。
3.2 擴(kuò)展板部分規(guī)劃
擴(kuò)展板的規(guī)劃框圖如下：
闡明：
a SPI flash芯片用于存儲(chǔ)蓄電池傳感器采得的數(shù)據(jù)。此處將芯片的寫保護(hù)腳運(yùn)用ARM的一個(gè)I/O口辦理起來，以防上電或許掉電時(shí)修正片內(nèi)的數(shù)據(jù)。
b GSM模塊選用西門子公司的TC35i模塊，與擴(kuò)展接口（連向ARM新片）之間經(jīng)過串口進(jìn)行通訊，別的運(yùn)用ARM的一個(gè)I/O口操控IGT管腳進(jìn)行模塊的激活。為了確保模塊與SIM卡之間通訊正常，他們之間的走線間隔要盡量短。
c 網(wǎng)卡接口芯片選用DM9000，數(shù)據(jù)包經(jīng)過它傳送至以太網(wǎng)直至上位機(jī)軟件。一起運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能夠完成長(zhǎng)途固件晉級(jí)，確保主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)最新的使用軟件。
d Sbus是lem公司本身的協(xié)議，該協(xié)議能夠變換為串口協(xié)議，其變換電路是敞開的，將該電路規(guī)劃在擴(kuò)展板上，完成主控板與sentinel模塊的通訊。
e 因?yàn)锳T91SAM9261供給液晶數(shù)據(jù)接口，因而能夠直接與LCD完成銜接。
4 整機(jī)聯(lián)調(diào)
咱們?cè)谧冸娬緦?duì)該體系進(jìn)行了試驗(yàn)，運(yùn)用2組蓄電池，每組別離有54節(jié)2v 300Ah的蓄電池，如下圖：
編寫測(cè)驗(yàn)程序在體系內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，每隔半小時(shí)對(duì)各蓄電池模塊進(jìn)行一次取數(shù)，然后將信息經(jīng)過調(diào)試串口打印出來。下面為某次取數(shù)得到的成果：
# 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 # 6 battery : 2.28v 24.29 392.6 uohm
# 7 battery : 2.28v 24.29 359.0 uohm # 8 battery : 2.31v 24.29 373.2 uohm
以上每個(gè)電池的參數(shù)別離為電壓、溫度、阻抗。在未來的實(shí)踐使用中，經(jīng)過對(duì)這些參數(shù)的歸納剖析，能夠得知每只蓄電池的健康狀況；一起本試驗(yàn)也驗(yàn)證了該渠道能夠使用于蓄電池在線監(jiān)測(cè)。
別的，對(duì)該渠道的顯現(xiàn)功用，網(wǎng)絡(luò)通訊功用均做了根本測(cè)驗(yàn)，體現(xiàn)徹底正常。進(jìn)一步開發(fā)上層辦理軟件，使用該硬件渠道構(gòu)建一套完好的蓄電池在線監(jiān)測(cè)體系是后續(xù)作業(yè)的要點(diǎn)。
5 結(jié)語
根據(jù)嵌入式技能的電流傳感器的蓄電池在線監(jiān)測(cè)硬件渠道不只能夠用于對(duì)蓄電池失效模型和監(jiān)測(cè)算法的研討，別的假如配套監(jiān)測(cè)軟件能夠使用于各種需求監(jiān)測(cè)蓄電池的實(shí)踐場(chǎng)合，如電力、通信、石油、化工、鐵路、煤炭等職業(yè)的直流電源體系以及UPS體系的蓄電池在線監(jiān)測(cè)，然后真實(shí)給蓄電池這一薄弱環(huán)節(jié)上一道保險(xiǎn)，為我國的安全用電工作保駕護(hù)航。
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