一、  概述

在通信設備、電力二次設備及動力設備等系統(tǒng)中，蓄電池組是重要的儲能設備，它可保證通信設備及動力設備的不間斷供電。但如果不能妥善地管理使用蓄電池組，例如過充電、過放電及電池老化等現(xiàn)象都會導致電池損壞或電池容量急劇下降(即使只有一節(jié)電池性能惡化，也會嚴重影響整組電池的性能)，從而影響設備的正常供電。因此，及時可靠的對電池組進行巡回檢測對于維護通信系統(tǒng)設備的正常運轉具有十分重要的意義。

許多缺乏電池測試和維護計劃的電源系統(tǒng)用戶都已得到了這樣一個慘痛的教訓，即:在市電斷電時,系統(tǒng)沒能維持幾分鐘就陷入癱瘓。

引起這一嚴重后果的因素源于蓄電池。很多電源系統(tǒng)用戶已經(jīng)意識到通過對電池實時監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)蓄電池潛在的危險。因此制定一個完整、有效、定期的蓄電池維護測試規(guī)程是非常重要的。從長遠來看，不僅能確保系統(tǒng)安全運行也可使您節(jié)約大量維護成本及不必要的損失。 

2004-2005年UPS蓄電池故障已經(jīng)引發(fā)了多起通信中斷重大事故，損失巨大。據(jù)統(tǒng)計分析，約60%的電源設備事故由蓄電池故障引起。因為在實際中：

蓄電池在線監(jiān)測管理就是要在電池運行過程中把握電池的真實運行狀態(tài)，確保蓄電池能夠提供足夠的后備動力。主要意義包括：改善蓄電池的使用條件，延長蓄電池的使用壽命；掌握蓄電池的當前狀況，尤其是蓄電池的容量衰減；及時處理蓄電池問題，避免停電后設備癱瘓；避免盲目更換蓄電池，減少電池更換費用；降低蓄電池現(xiàn)場維護費用；便于集中監(jiān)控和網(wǎng)絡化管理。

二、  蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

1.  系統(tǒng)簡介

西安光谷防務技術股份有限公司以其對蓄電池應用行業(yè)的多年研究為基礎，采用蓄電池在線測試技術，開發(fā)了UPS專用蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，改變以往蓄電池測試方法，在蓄電池測試領域實現(xiàn)質的改變，通過便捷在線內(nèi)阻測試，判斷每節(jié)蓄電池優(yōu)劣，*解決了蓄電池日常檢測及維護難的問題。

GT-AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是針對通信、動力系統(tǒng)中的蓄電池組及UPS進行實時監(jiān)測，并對數(shù)據(jù)進行綜合分析處理，及時判斷故障、提供維護建議及產(chǎn)生告警；對遠端設備進行遙控和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)通信機房、端局的無人值守。采用現(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)，其根本的目的是為了提高設備的維護和管理質量，降低設備的維護成本，提高整體的工作效率，從而建立一套高可靠性、高效率的維護體系。

GT-AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化結構，關鍵設備擁有自主知識產(chǎn)權，軟件自行開發(fā)，并提供開放型的接口協(xié)議，組網(wǎng)靈活，系統(tǒng)嚴格按照國家有關測試與維護規(guī)程要求規(guī)范開發(fā)，可廣泛應用于通信、政府、電力、交通、、教育、鐵路、金融等領域。

2.   功能簡介

GT-AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)能實時監(jiān)測所有電池的實時參數(shù)：組壓、單體電壓、單體內(nèi)阻、容量、溫度、電流等，當單體電壓、單體內(nèi)阻及系統(tǒng)發(fā)生異常時應能發(fā)出聲光報警信號，報警記錄和歷史數(shù)據(jù)自動存儲并可查詢。

該系統(tǒng)具有專業(yè)軟件分析功能，自動生成報表，

該系統(tǒng)能通過網(wǎng)絡實現(xiàn)監(jiān)控，并遠程報警。

3.   蓄電池在線管理解決方案

3．1  用戶要求

?   遠程集中在線測試電池的電壓、充放電電流、容量、內(nèi)阻、環(huán)境溫度等參數(shù)。

?   具有智能電池檢測，蓄電池單體監(jiān)測系統(tǒng)應選用技術上成熟可靠、應用廣泛的產(chǎn)品，應能實時監(jiān)測所有電池的實時參數(shù)：組壓、單體電壓、環(huán)境溫度等，當單體電壓及系統(tǒng)發(fā)生異常時應能發(fā)出報警信號，報警記錄和歷史數(shù)據(jù)自動存儲并可查詢。具有專業(yè)軟件分析功能，自動生成報表。該系統(tǒng)還能通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控，遠程報警。

3．2  蓄電池在線管理解決方案

根據(jù)用戶提出的蓄電池監(jiān)測要求提供解決方案：(拓撲示意圖如下)

本方案蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由CM主控單元﹑DM電壓內(nèi)阻模塊、TA電流模塊、TC溫度模塊組成

另根據(jù)用戶需要，可做到將DM電壓內(nèi)阻模塊采集到的每節(jié)電池的參數(shù)上傳給CM主控單元,并由CM主控單元通過TCP/IP方式接入局域網(wǎng)，服務器收到數(shù)據(jù)后進行分析處理并保存，另外通過其內(nèi)置的WEB頒布功能將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁的形式頒布出去。這樣網(wǎng)絡內(nèi)的電腦只要訪問這個網(wǎng)頁就可以查看現(xiàn)場蓄電池狀況。本方案基于的數(shù)據(jù)庫及WEB頒布技術，適合于在局域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)蓄電池組遠程報警和遠程在線實時監(jiān)測。終端無需在電腦上安裝專用的軟件。

4.  技術優(yōu)勢

    當前電源用戶對蓄電池的性能評估一般都采用整組電池核對性放電和蓄電池單體電壓巡檢,不可否認核對性放電是一種驗證電池性能的方法,但是大多數(shù)電池用戶認為進行這種類型的測試是工作既復雜又費錢費力。

由于浮充狀態(tài)下的電壓并不能真正反映蓄電池內(nèi)在健康狀況(如下實例)。通過測量電池的內(nèi)阻來確定電池的狀態(tài)被證明是非常可靠的方法，因此蓄電池內(nèi)阻測試已成為核對性放電測試的廉價補充或替代手段,蓄電池維護中的，也是快捷有效的維護方法之一。通過內(nèi)阻參數(shù)來預測電池的性能在蓄電池測試領域也是一次技術重大變革。

如圖所示(實測例子)，3號電池在浮充時測得的電壓在正常范圍，但測量其內(nèi)阻發(fā)現(xiàn)遠遠偏離標準范圍，做核對放電發(fā)現(xiàn)容量已已低于標稱容量的80%。

GT-AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)采用直流內(nèi)阻在線測試技術，此項技術包含了：在線測試技術，特征點高速捕捉，多重保護及自檢功能。因此*有效解決了在線、安全、準確測得蓄電池內(nèi)阻存在技術難題。測試過程無須將充電機與蓄電池組斷開，不影響直流系統(tǒng)正常運行，測試不受充電機紋波及外界環(huán)境干擾，數(shù)據(jù)測量準確、穩(wěn)定。

電壓檢測采用16位并行A/D轉換技術，無開關或繼電器切換，實現(xiàn)了高速及高穩(wěn)定采集，精度可達0.1%。采集單元前后級采用了光電隔離，避免前端對后端電路的干擾，保證系統(tǒng)安全可靠。另外系統(tǒng)采用了*方便的較準技術，通過后臺軟件即可對每路電壓采集電路進行自動校準，無需對硬件進行任何操作

5.   系統(tǒng)軟件主要界面

5．1  實時監(jiān)測——詳細數(shù)據(jù)：

此界面以數(shù)據(jù)形式顯示，數(shù)據(jù)可以以EXCEL導出編輯。顯示參數(shù)有：組壓，單體電壓和電壓序號、單體內(nèi)阻序號、電流、環(huán)境溫度及列表顯示每節(jié)蓄電池的電壓值和內(nèi)阻值。

5．2  實時監(jiān)測——內(nèi)阻柱狀圖：

此界面以柱狀圖形式顯示，當某節(jié)蓄電池內(nèi)阻超出閥值，整條柱狀顯紅色；鼠標移到每條柱狀時會顯示單節(jié)電池序號和內(nèi)阻值；

5．3  實時監(jiān)測——電壓柱狀圖：

此界面以柱狀圖形式顯示，當某節(jié)蓄電池電壓超上限和下限閥值，整條柱狀顯紅色；鼠標移到每條柱狀時會顯示單節(jié)電池序號和電壓值；

5．4  月報表——每月自動生成月報表

綜合國內(nèi)外專家經(jīng)驗值和多年蓄電池內(nèi)阻測試經(jīng)驗分析報表。自動分析并提示哪些蓄電池需活化或哪些蓄電池需更換。

5．5  內(nèi)阻歷史記錄

歷史數(shù)據(jù)可追溯5-10內(nèi)年的數(shù)據(jù)(記錄硬件大小決定)。

6.   測試單元說明

6.1  CM主控單元：

?  CM主控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現(xiàn)，主模塊同時完成與遠端計算機交互。具有人機交換鍵盤、液晶顯示、重要與一般報警指示、數(shù)據(jù)存儲和通信功能。

?  每個CM主控單元可管理4組且每組小于200個TA模塊。

?  單元與單元RS485通訊，可任意擴展；

?  采用*電子高速、高精度采集技術；

6.2  DM電壓內(nèi)阻單元：DM電壓內(nèi)阻單元

?  每天24小時在線監(jiān)測，隨時發(fā)現(xiàn)性能劣化的電池

?  每個模塊監(jiān)測一節(jié)電池，監(jiān)測電壓、內(nèi)阻與內(nèi)部溫度，符合ANSI/TIA-942標準要求

?  提供專用后臺軟件，隨時掌握電池運行情況

?  模塊帶光電隔離，支持MODBUS協(xié)議，極易接入第三方監(jiān)控系統(tǒng)

?  安裝極其簡單，只需正負極各接一根線，無需專門培訓就能安裝

?  配置靈活，維護方便，低成本解決方案

6.3  TC溫度單元

?  可環(huán)境溫度

6.4  TA電流單元

?  監(jiān)測電池組電流

三、  系統(tǒng)配置

1.   CM主控單元

2.   DM電壓內(nèi)阻單元

3.   TC溫度單元

4.   TA電流單元 

5.   安裝材料

6.   AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件 

1.   工作環(huán)境 

工作溫度： -5℃～50℃

相對濕度： 5％～90％

大氣壓強： 80～110kPa

2.        電源要求

DM電壓內(nèi)阻單元：直接從被監(jiān)測電池取電，正常工作時吸收電流小于60mA(2V模塊)或25mA(12V模塊)

TA電流單元：DC8～13V供電，2W

TC溫度單元： DC8～13V供電，2W
CM主控單元：85～264VAC,100V～370VDC, 15W

3.   監(jiān)測能力

每組為200節(jié)，一個收斂模塊最多管理四組電池

4.   監(jiān)測范圍

2V、12V電池，容量為30AH~2000AH

5.   通信接口

DM電壓內(nèi)阻單元：UART口，支持MODBUS協(xié)議，每個UART總線最多支持200個設備

CM主控單元：帶RS485、RS232及10/100M 網(wǎng)絡口，支持MODBUS協(xié)議

6.   絕緣耐壓

2000VAC

7.   測量范圍及精度

組壓：20～600V，±(0.5%+0.2V)

單體電壓：1.5～2.5V，±(0.1%+1mV)

9～15V，±(0.1%+10mV)

單體電池內(nèi)阻：100～65535uΩ ±(2%+3 uΩ)(2V電池,重復精度)

±(2%+30uΩ)(6V、12V電池,重復精度)

分辨率為3 uΩ

8.   保護

測量回路與電源回路帶保險絲

9.   耐久性&認證

MTBF：100,000小時   CE，ROSH認證 

10. 安裝方法

DM單元/TA單元/TC單元：直接粘貼到電池上或安裝到固定條上

CM主控電源：19英寸機柜或電池架上固定 

11. 重量

DM電壓內(nèi)阻單元 115g，  TA電流單元  115g ， TC溫度單元120g

CM主控單元 2.5Kgs

1.   在線檢測每節(jié)蓄電池內(nèi)阻；

2.   在線實時監(jiān)測單體電池電壓﹑總電壓、電流﹑環(huán)境溫度；

3.   總電壓、單體電壓、溫度超出報警值自動報警，閥值可設定；

4.   保存每次監(jiān)測數(shù)據(jù)，24小時可查詢?nèi)我鈺r刻數(shù)據(jù)；

5.   具有專業(yè)分析管理軟件，自動生成月報表并可打印。月報表顯現(xiàn)每節(jié)電池在當月運行中電壓變化情況和報警記錄，發(fā)生、運行事件；

6.   能自動判斷蓄電池組測試結果，提示某序號蓄電池發(fā)生電壓異常，建議需要某序號蓄電池實現(xiàn)電池活化，建議需要某序號蓄電池及時更換；

7.   系統(tǒng)可擴展強，如后續(xù)添加蓄電池組監(jiān)測均可方便加入統(tǒng)一管理。