1 導言
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)備停運及其它嚴峻運轉(zhuǎn)事端。近年跟著閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡稱閥控蓄電池）的廣泛運用，加之運用環(huán)境及條件欠佳，蓄電池的相關(guān)事端也層出不窮。閥控蓄電池因為特別的閥控式密封結(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”的這一長處，反而成為電池運轉(zhuǎn)辦理中的缺陷和難點。在提高電池功用，削減保護作業(yè)量的一起，怎么便利有效地檢測出早期失效電池并猜測蓄電池功用改變趨勢已成為電池運轉(zhuǎn)辦理的新課題。現(xiàn)在除了核對性放電、電壓巡檢等慣例保護檢測手法外，跟著技能的開展一些新的檢測手法孕育而生，蓄電池在線監(jiān)測這一新檢測技能開端逐漸得到運用。
2 蓄電池在線監(jiān)測硬件渠道的構(gòu)成
蓄電池在線監(jiān)測體系一方面需求完結(jié)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)的人機交互，便使用戶在現(xiàn)場時觀測蓄電池組全體電壓，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，運用戶在遠端如中央操控室能夠及時了解現(xiàn)場的情況；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)劃一臺現(xiàn)場監(jiān)測主機完結(jié)以上功用，與Sentinel模塊般配完成整個蓄電池在線監(jiān)測體系的構(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，能夠直接對蓄電池阻抗進行測驗，因而體系毋須裝置獨自的放電模塊。
b 因為sentinel模塊需求經(jīng)過地址來辨認，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)場施工便利，盡量運用外置的電流變送器，而不將該變送器安置在主機內(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，不經(jīng)濟也不安全。
e 運用GSM天線的時分，要實地丈量當?shù)氐男盘枏姸龋承C房信號屏蔽嚴峻，此刻能夠考慮將天線移到室外，以完成信號的曉暢發(fā)送。
由以上的剖析，對現(xiàn)場監(jiān)控提出的要求至少有帶有人機交互功用，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)測主機
主機實質(zhì)上是一個帶有人機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+擴展板的方法，中心板上安置一個ARM9的最小體系，將一切接口皆引出，而功用部分則安置在擴展板上。
3.1 中心板部分規(guī)劃
中心板的規(guī)劃框圖如下：
闡明：
a 因為AT91SAM9261選用Dataflash的發(fā)動的方法只能作業(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。為了處理這個問題，只能使ARM選用外部發(fā)動即NOR FLASH發(fā)動的方法，因而需求挑選發(fā)動形式為外部發(fā)動（BMS=0），以到達工業(yè)現(xiàn)場的溫度要求。
b Norflash存儲器芯片挑選AMD公司的AM29LV160DB，其容量為4M*16bit，用于存儲BOOT程序，小型操作體系及小型使用程序。規(guī)劃時選用字對齊方法，即芯片的A0地址線對應(yīng)ARM芯片的A1地址線。別的因為ATMEL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Norflash的燒寫
c Nandflash存儲器芯片挑選三星公司的K9F1208U0B，其存儲容量為存儲容量：64M*16bit， 選用wince或許linux的操作體系時運用該芯片中存儲操作體系和使用程序；如運用ucos之類的小型操作體系時，則該芯片能夠省掉不焊接，體系與BOOT程序存儲在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。因為Sdram芯片為整個嵌入式渠道的內(nèi)存，需求頻頻地與CPU進行數(shù)據(jù)交互，為了完成較好的信號完好性，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反射。當選用小型操作體系時分，操作體系可在ARM內(nèi)部的SRAM中運轉(zhuǎn)，Sdram能夠省掉不焊接。
e 擴展接口將ARM芯片的一切可用接口皆擴展出來，用于和擴展板銜接。
f 因為信號密布，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，選用信號層——地層——信號層——電源層——地層——信號層的方法。
為了確保高頻作業(yè)的作用，規(guī)劃時考慮將兩片SDRAM的各總線規(guī)劃為等長，一起選用兩面布局和蛇形走線等技能手法。
3.2 擴展板部分規(guī)劃
擴展板的規(guī)劃框圖如下：
闡明：
a 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腳運用ARM的一個I/O口辦理起來，以防上電或許掉電時修正片內(nèi)的數(shù)據(jù)。
b GSM模塊選用西門子公司的TC35i模塊，與擴展接口（連向ARM新片）之間經(jīng)過串口進行通訊，別的運用ARM的一個I/O口操控IGT管腳進行模塊的激活。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)直至上位機軟件。一起運用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能夠完成長途固件晉級，確保主機運轉(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)劃在擴展板上，完成主控板與sentinel模塊的通訊。
e 因為AT91SAM9261供給液晶數(shù)據(jù)接口，因而能夠直接與LCD完成銜接。
4 整機聯(lián)調(diào)
咱們在變電站對該體系進行了試驗，運用2組蓄電池，每組別離有54節(jié)2v 300Ah的蓄電池，如下圖：
編寫測驗程序在體系內(nèi)運轉(zhuǎn)，每隔半小時對各蓄電池模塊進行一次取數(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
以上每個電池的參數(shù)別離為電壓、溫度、阻抗。在未來的實踐使用中，經(jīng)過對這些參數(shù)的歸納剖析，能夠得知每只蓄電池的健康狀況；一起本試驗也驗證了該渠道能夠使用于蓄電池在線監(jiān)測。
別的，對該渠道的顯現(xiàn)功用，網(wǎng)絡(luò)通訊功用均做了根本測驗，體現(xiàn)徹底正常。進一步開發(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)測體系是后續(xù)作業(yè)的要點。
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)測硬件渠道不只能夠用于對蓄電池失效模型和監(jiān)測算法的研討，別的假如配套監(jiān)測軟件能夠使用于各種需求監(jiān)測蓄電池的實踐場合，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，然后真實給蓄電池這一薄弱環(huán)節(jié)上一道保險，為我國的安全用電工作保駕護航。
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