辛莊泵站蓄電池在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

王志平

摘要?? ?蓄電池在供電線路中起到至關(guān)重要的作用，為了防止蓄電池出現(xiàn)故障，要對系統(tǒng)性能進行實時在線監(jiān)測，對確保供電線路可靠平穩(wěn)運行具有重要研究意義，本文主要針對辛莊泵站實際情況，研發(fā)出了一套適合于泵站發(fā)展需求的在線實時監(jiān)測系統(tǒng)，有效降低了由于蓄電池故障所導(dǎo)致的直流供電系統(tǒng)癱瘓等安全隱患。

【關(guān)鍵詞】泵站 蓄電池 實時監(jiān)測

1 引言

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，蓄電池已經(jīng)在各個行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。其作為后備電池受到越來越多人的青睞。而在供電過程中為了不斷提高蓄電池的可靠性和穩(wěn)定性，監(jiān)測蓄電池的方法也逐步被開發(fā)出來，如杭州華塑科技有限責(zé)任公司專門開發(fā)出針對蓄電池的在線監(jiān)測系統(tǒng)，目前已經(jīng)應(yīng)用于國內(nèi)上海、成都、鄭州地鐵蓄電池的監(jiān)控中，同時也用于國外出口于英國、希臘等國家。電池的在線監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以對蓄電池組的實時狀態(tài)進行顯示，還可以通過蓄電池故障分析方法發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)性能下降的蓄電池，以便及時的更換和處理，以使其能夠達到預(yù)測電池的使用壽命。

2 在線實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計思路

目前，辛莊泵站對蓄電池的管理主要還是采用核對性放電試驗來檢測蓄電池的性能，通過利用放電試驗進而來發(fā)現(xiàn)性能下降的蓄電池，提前排除將要發(fā)生的故障，有效避免蓄電池組整體性能的下降，雖然此種方式能夠在一定程度降低蓄電池組發(fā)生故障的概率，但是做一次核對性放電測試需要花費大量時間，通常維護人員只是象征性的做一下或者是采取周期性的方式對蓄電池組進行盲目的全部更換，這樣導(dǎo)致資源的浪費。當(dāng)蓄電池組中的某個單體發(fā)生故障時，故障排除也需要花費大量時間。因此針對上述問題，結(jié)合蓄電池組的基本故障原理以及工作狀態(tài)的分析與研究發(fā)現(xiàn)，蓄電池工作性能的好壞與蓄電池工作時的電壓、電流、溫度以及容量等參數(shù)有非常緊密的聯(lián)系。當(dāng)系統(tǒng)給蓄電池充電的電壓過大的情況下，蓄電池雖然能夠快速充滿電，但是此種情況下由于蓄電池中的電解反應(yīng)加快，從而將導(dǎo)致蓄電池內(nèi)部的加速腐蝕，內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到破壞。如果蓄電池存在過度放電時，內(nèi)部則會產(chǎn)生許多硫酸鉛進而使得蓄電池的電極發(fā)生鈍化的現(xiàn)象，時間長了則會令蓄電池不能向負(fù)載供電。如果蓄電池內(nèi)部溫度高于閥值時，則會導(dǎo)致蓄電池發(fā)生熱失控現(xiàn)象，嚴(yán)重時則會出現(xiàn)外殼融化破裂的現(xiàn)象。充電電流過小，會使蓄電池處于不完全充電狀態(tài)，蓄電池內(nèi)部的硫酸鉛不能夠被充分還原，會導(dǎo)致蓄電池負(fù)極硫酸鹽化，使其性能下降。而在設(shè)計蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)時，可以將這些參數(shù)設(shè)置一個極限值，當(dāng)檢測到有蓄電池參數(shù)達到這些極限值時就給管理維護人員報警，有效減少因蓄電池故障帶來的損失。

針對目前辛莊泵站對蓄電池的管理方式存在的不足以及蓄電池相關(guān)重要參數(shù)對蓄電池的影響，設(shè)計一種蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，整個在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的邏輯模型如圖1所示。從該蓄電池在線實時監(jiān)測系統(tǒng)邏輯模型能夠看出，蓄電池組的相關(guān)參數(shù)被相應(yīng)傳感器檢測后，則直接發(fā)送給系統(tǒng)的主控制器，然后上傳至在線實時監(jiān)測軟件中進行數(shù)據(jù)的處理與分析，并能夠?qū)⑻幚砗蟮臄?shù)據(jù)信息進行顯示，如果采集的數(shù)據(jù)超出設(shè)置的閥值，則會發(fā)生異常告警，進而系統(tǒng)會通知相應(yīng)值班人員做出相應(yīng)的響應(yīng)，進行故障排除操作。

3 在線實時監(jiān)測系統(tǒng)具體設(shè)計

結(jié)合該在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的邏輯模型可知，整個蓄電池組的具體監(jiān)測需要利用硬件與軟件相互結(jié)合的方式才能進行，本節(jié)將從在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計兩大方面，對整個辛莊泵站蓄電池在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的具體設(shè)計情況展開闡述。

3.1 在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計

結(jié)合整個辛莊泵站蓄電池監(jiān)測的需求，為了能夠在中控室對遠(yuǎn)程機房中的蓄電池運行情況進行監(jiān)測，本系統(tǒng)主要需要主控制單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元以及故障報警單元等幾大模塊，具體的在線實時監(jiān)測系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)框圖的設(shè)計見圖2所示。

主控制單元主要由ARM11處理器所組成的最小系統(tǒng)構(gòu)成，通過最小系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集單元相互結(jié)合，用于實現(xiàn)對辛莊泵站機房中蓄電池單體的電壓、電流與溫度以及蓄電池組的運行電流等相關(guān)采集的參數(shù)信息，而后通過利用相關(guān)算法，將所采集的數(shù)據(jù)在LCD屏上進行顯示，當(dāng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)超過預(yù)定值時，即可通過故障報警單元進行報警。在數(shù)據(jù)采集單元中，主要是利用蓄電池單體監(jiān)測傳感器以及蓄電池電流檢測傳感器進行電壓等數(shù)據(jù)的監(jiān)測，然后通過利用SUBS轉(zhuǎn)換電路，將其采集到的數(shù)據(jù)通過SUBS環(huán)形總線與主控制單元進行通信。數(shù)據(jù)通信子模塊則主要是將處理后的數(shù)字信息，將其轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)TCP/IP類型的數(shù)據(jù)信息類型，進行遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)傳輸，并在辛莊泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控機房將所需監(jiān)測的電壓、電流以及溫度等相關(guān)參數(shù)利用上位機操作界面進行實時顯示。

3.2 在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計

整個辛莊泵站有三套蓄電池組，為了能夠在遠(yuǎn)程機房直接對所有蓄電池組的運行狀態(tài)進行全面監(jiān)測，除了硬件的構(gòu)建外，還需要通過相應(yīng)的上位機操作界面進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的設(shè)置與報警處理，在對上位機操作界面進行設(shè)計過程中，主要需要完成系統(tǒng)用戶管理、蓄電池監(jiān)測數(shù)據(jù)閥值設(shè)定、蓄電池監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示以及蓄電池故障報警處理等多個功能模塊的操作界面設(shè)計，同時還需要對整個監(jiān)測數(shù)據(jù)的具體數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計，在對數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計過程中，主要采用的是MySQL數(shù)據(jù)庫，進而用于實現(xiàn)對系統(tǒng)的用戶信息、操作權(quán)限信息、監(jiān)測設(shè)備信息以及監(jiān)測數(shù)據(jù)信息等數(shù)據(jù)進行存儲與調(diào)用。待整個實時監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的電壓、電流以及溫度等數(shù)據(jù)超過先前設(shè)置好的臨界值后，系統(tǒng)能夠根據(jù)所設(shè)置好的告警方式，進行告警操作，告警方式主要采用電話語音、短信、聲光告警以及告警顯示等，如果設(shè)置的告警方式為短信發(fā)送，則需要根據(jù)事先設(shè)置好的信息推送內(nèi)容借助監(jiān)控中心服務(wù)器，實現(xiàn)信息推送的操作，同時還能夠?qū)ζ渚唧w故障告警詳細(xì)信息進行查詢等。

4 結(jié)束語

辛莊泵站蓄電池在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建能夠較好的實現(xiàn)對泵站蓄電池具體工作狀態(tài)進行遠(yuǎn)程自動檢測，從而有效減少值班人員的工作負(fù)擔(dān)，同時還能夠提高故障處理效率以及及時發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，對辛莊泵站智能化信息化建設(shè)有一定的參考作用。

參考文獻

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