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時間：2023-03-06 15:56:52
序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。
一、引言
在電力變電站、電信機房、移動基站還是在UPS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，發(fā)生過充電、過放電及電池老化等現象，都會導致電池損壞或電池容量急劇下降，從而影響設備的正常供電。電池組的巡回檢測，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。
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，因此如何管理和及時維護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傳輸的蓄電池組遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)，在滿足蓄電池組日常運行維護要求的同時，大大提高了運行維護的質量和效率。
三、蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)意義
如何管理和及時維護蓄電池組已經成為我們工作中進場要面對的問題，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組網簡單，維護簡單、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)蓄電池的內阻、電壓、充放電電流、溫度等參數，時刻判斷電池的狀況，維護管理人員隨時隨地可以在計算機上看到蓄電池的各項數據，全面掌握蓄電池的狀況。一旦有危險隱患出現，系統(tǒng)將以聲光形式發(fā)出預警，提醒維護管理人員及時處理，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損壞的可能，相應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)，大大減少了現場檢測工作量，人工費用和車輛費用大大減少。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，使蓄電池參數的檢測可以自動完成，不用人工到現場測量和接線，減少了人員傷害事故的可能性，同時也避免了由于現場由于檢測造成設備損壞的可能性。⑤社會經濟效益，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確的完成，將給社會帶來很大的經濟效益。
同時蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)可以幫助實現電壓測量、電流測量、電池環(huán)境溫度監(jiān)測以及遠程數據通訊，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，充電時通常表現為電壓過高或過低，嚴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，根據充放電電流的大小可準確判斷故障。③電池環(huán)境溫度監(jiān)測，電池浮充電壓隨環(huán)境溫度變化應進行溫度補償，因此，監(jiān)測電池房環(huán)境溫度對于合理調節(jié)浮充電壓具有參考意義。④遠程數據通訊，配備MODEM完成遠程通信，所有數據可在遠端監(jiān)控中心軟件上，顯示并記錄，繪成曲線或打印形成報表。可實現多臺主機與監(jiān)控中心相聯(lián)，組成監(jiān)測網絡，監(jiān)控中心上可顯示多組電池參數。最多可掛接999臺電池監(jiān)測主機，也可以根據要求定制。
四、蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)功能與實現
這一部分將對蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)功能與實現進行詳細的論述：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)蓄電池的內阻、電壓、充放電電流、溫度等參數，時刻判斷電池的狀況，維護管理人員隨時隨地可以在計算機上看到蓄電池的各項數據，全面掌握蓄電池的狀況。第二、危險提前預警功能：時刻判斷電池的狀況，一旦有危險隱患出現，系統(tǒng)將以聲光形式發(fā)出預警，提醒維護管理人員及時處理，避免事故的發(fā)生。第三，管理決策功能：利用其功能強大的管理數據庫，可以實現對蓄電池狀態(tài)隨時隨地進行查詢統(tǒng)計，幫助管理者極大地提高了管理效率和決策質量。第四，蓄電池內阻檢測功能：系統(tǒng)可設定對全部蓄電池的單體內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、及核容過程進行過程記錄。電池監(jiān)測儀自動進行容量測試。可測試各電池和電池組和放電容量和充電容量。可以在遠程觀察充電和放電過程。可配合每年的核容放電，全過程監(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，負責實現現場蓄電池組實時數據采集和傳輸；二蓄電池組在線監(jiān)測系統(tǒng)的中心軟件，實現遠程實時數據的管理和分析，在運行監(jiān)測狀態(tài)下，對每節(jié)電池電壓、電池組充放電電流、溫度進行判斷，對超出設定的電壓，溫度閥值的電池予以報警。
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的實時監(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，沒有繁瑣的數據堆積；操作簡潔，甚至不需要操作即可了解電池組的運行狀況。當監(jiān)測的電池組數量較多時候，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，不需要繁瑣的點擊查詢就可以總覽所有電池組的運行狀況。直觀性：采用圖例，，，標識電池組的運行狀況，不需要查詢詳細數據就可以了解當前電池組的運行狀況。定位性：迅速定位有報警信息的電池組，方便工作人員的管理。實時性：實時監(jiān)控模塊可以監(jiān)測電池組總電流、總電壓、正負極溫度、各節(jié)電池的單體電壓、單體內阻、單體電壓最大、最小的電池編號及相應電壓。
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要技術參數有：主要技術參數，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)的各個參數的典型值。
五、結束語
本文通過對蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的意義、功能以及實現方面進行了詳細的探討，讓大家對其有一定的了解。
參考文獻
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中圖分類號：TN87-34
文獻標識碼：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、易于維護等優(yōu)點被廣泛使用［1］。但是由于各種原因時常會出現蓄電池使用壽命遠遠低于額定時間的情況，甚至出現直流電源事故［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地結合起來，構成一個便捷、智能型自動監(jiān)測網絡［5］，實現對VRLA蓄電池組及其單節(jié)電池電壓和內阻進行實時檢測，并能有效判斷蓄電池組容量和性能。現擬采用電壓采集模塊、內阻采集模塊和組態(tài)軟件組成實時數據采集網絡系統(tǒng)，對VRLA蓄電池組的使用進行監(jiān)控，確保電池組的長時間有效工作。
1 系統(tǒng)功能
VRLA分布式計算機數據監(jiān)測系統(tǒng)是為閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)的運行管理設計的，用于在線監(jiān)測蓄電池組的運行狀況，報告電池組總電壓、充放電電流、電池容量、單電池電壓和內阻，通過計算機網絡提供現場運行數據，實現集中監(jiān)控管理。
2 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由現場監(jiān)測機組和數據集中監(jiān)控管理服務器構成。
現場監(jiān)測機組可由多臺計算機構成分布式采集網絡，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，計算電池容量。通過計算機的RS 232串口，將采集的單電池電壓和內阻傳輸到計算機中，實時顯示電池數據，存儲數據，查詢數據，并智能分析數據。
數據集中監(jiān)控管理服務器通過計算機網絡完成對各現場監(jiān)控機的數據集中存儲、管理和數據網絡。各類結構(C/S或B/S結構)終端客戶可以通過網絡訪問和查詢數據。
3 軟件設計
組態(tài)軟件是數據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，其預設置的關鍵模塊可以非常容易地實現和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持硬件廠家生產的各種計算機和硬件設備與高可靠性的工控計算機和網絡系統(tǒng)結合［6-8］。可向整個監(jiān)控系統(tǒng)提供軟硬件的全部接口，進行系統(tǒng)集成。
力控軟件是運行在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、人機界面VIEW、實時數據庫DB、I/O驅動程序以及各種網絡服務組件等［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、內阻巡檢，并實時顯示數值；
(3) 顯示電池組總電壓和充放電流的實時趨勢曲線；
(4) 可查詢單片機電壓和內阻歷史數據及報表；
(5) 可設置電池組容量值和內阻巡檢周期值；
(6) 可手動啟動內阻巡檢。
3.2 軟件實現
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，也可以設置當前電池組的電池額定容量，并預測剩余電量。實時趨勢曲線體現充放電過程中總電壓與充放電流之間的相互關系。
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阻值。單電池電壓巡檢過程采用實時采樣方式，采樣時間間隔為50 ms。因為電池的內阻在短時間內變化較小，尤其在充電過程中，因此，電池內阻巡檢采用兩種方式：周期采樣方式和手動采樣方式。通過點擊“內阻監(jiān)測”選項，在內阻參數設置中填寫采集周期時間，系統(tǒng)將按此設定值周期循環(huán)巡檢，或者點擊“立即采樣”按鈕實現手動巡檢。
通過內阻的監(jiān)測可以對電池的性能進行可靠預測，并通過組態(tài)軟件實現及時報警，以免出現事故。
3.3 部分程序設計
3.3.1 單電池內阻的定時采樣設計
內阻是考核電池性能的一種相當可靠的方法，通過電池內阻可以預測其放電性能。為了能夠有效地測量內阻值,采用計算機自動周期巡檢和手動巡檢相結合的方法，既可以實現巡檢的自動化，又可以根據用戶需要實時查看。具體程序如下：
IF ResisDFlag==1 THEN //判斷是否進入手動狀態(tài)
IF DelayTimeForRDetect>0 THEN //對查詢時間周期進行監(jiān)控
DelayTimeForRDetect=DelayTimeForRDetect-1;
#ResistanceDetectSet.#Text20.Text=″內阻巡檢中…″;
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 剩余容量的預測計算
電池組剩余容量使監(jiān)測可以有效地實現電池管理，及時對電池進行充電操作，提高電池組的使用壽命［10］。剩余容量計算采用連續(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 //判斷電流是否零點漂移
IF Accumulation_E < Capacity_Battery THEN
Accumulation_E=Accumulation_E-TotleDC_C.pv/3600;//充放電量累積計算
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
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：
信息共享功能 系統(tǒng)服務器從各遠程采集站收集當前設備運行的實時數據，同時將數據通過局域網或廣域網在網絡中，使各個職能部門能夠了解實時或歷史的相關數據，實現信息的共享。
強大的監(jiān)測功能 在顯示屏上以畫面、報表、圖像的形式動態(tài)顯示VRLA電池組的運行狀態(tài)和參數。顯示界面上可顯示當前監(jiān)測數據，也可以顯示歷史數據，并通過顏色變化、百分比等手段增強畫面的可視性。
數據管理功能 數據管理功能包括：數據存檔功能(系統(tǒng)對其從各個現場采集的各種電壓和內阻等信息數據，按照其不同類型、名稱、屬性、時序等特征分類，建立必須的數據庫)；數據顯示功能(系統(tǒng)對采集到的各種數據，可按照不同形式進行顯示，其顯示方式為數據、動畫、表格、圖像、曲線等，并可以用顏色和符號表明數據的性質)；數據處理功能(系統(tǒng)對存放在數據庫中的數據，可進行最大值、最小值、平均值等的運算處理，可根據需要生成各類報表、趨勢曲線)；報表生成和打印功能(操作人員利用系統(tǒng)提供的實用程序，通過簡單的人機對話，可完成報表的設計，并具有隨時打印的功能)。
遠程控制功能 為了提高系統(tǒng)的反應速度，通過RS 485接口實現遠程控制VRLA在線監(jiān)測的巡檢過程，如手動巡檢單電池組內阻等操作。
5 結 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。不僅能夠實時在線監(jiān)測電池電壓和內阻，有效預測總電池組容量和單電池的性能，而且能夠通過數據網絡交互實現信息共享，提高了監(jiān)測效率。本系統(tǒng)已經廣泛應用于國家圖書館、首都機場等工程的EPS系統(tǒng)中。
參考文獻
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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問題，供電系統(tǒng)將面臨癱瘓，造成設備停運及其它重大運行事故。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測蓄電池性能變化趨勢已成為電池運行管理的新課題。隨著技術的發(fā)展，蓄電池在線監(jiān)測這一新檢測技術開始逐步得到運用。
arm9-lem傳感器是專門為應用于蓄電池在線監(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，模塊采用四線制設計，通過與蓄電池的正負極相連實現供電和測量，然后通過rj11接口（電話線接口）實現至多254個模塊的相連，經由開放的串口協(xié)議通訊實現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)測硬件平臺的構成
蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)一方面需要完成在工業(yè)現場如變電站，數據中心等場合蓄電池參數的人機交互，方便用戶在現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絡接口，使用戶在遠端如中央控制室能夠及時了解現場的情況；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。因此有必要設計一臺現場監(jiān)測主機完成以上功能，與arm9-lem傳感器sentinel模塊相配實現整個蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的構建。
（1）鑒于sentinel模塊的獨特設計，可以直接對蓄電池阻抗進行測試，因此系統(tǒng)毋須安裝單獨的放電模塊。
（2）由于sentinel模塊需要通過地址來識別，該地址是8位的，以上連接最多實現254塊蓄電池的連接，對現場監(jiān)控提出的要求至少有帶有人機交互功能，網絡功能，gsm發(fā)射功能，sbus總線通訊的功能以及a/d轉換接口。
3 基于arm9的蓄電池在線監(jiān)測主機
主機實質上是一個帶有人機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 核心板部分設計
核心板的設計框圖如圖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），以達到工業(yè)現場的溫度要求。
（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)及小型應用程序。設計時采用字對齊方式，即芯片的a0地址線對應arm芯片的a1地址線。
3.2 擴展板部分設計
擴展板的設計框圖如圖2：
（1） spi flash芯片用于存儲蓄電池傳感器采得的數據。此處將芯片的寫保護腳使用arm的一個i/o口管理起來，以防上電或者掉電時修改片內的數據。
（2）gsm模塊采用西門子公司的tc35i模塊，與擴展接口（連向arm新片）之間通過串口進行通訊，另外使用arm的一個i/o口控制igt管腳進行模塊的激活。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）網卡接口芯片采用dm9000，數據包通過它傳送至以太網直至上位機軟件。同時使用網絡協(xié)議可以實現遠程固件升級，保證主機運行最新的應用軟件。
（4）由于at91sam9261提供液晶數據接口，因此可以直接與lcd實現連接。
（5）觸摸屏接口芯片采用專用芯片ads7843完成。
4 整機聯(lián)調
在變電站對該系統(tǒng)進行了實驗，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)內運行，每隔半小時對各蓄電池模塊進行一次取數，然后將信息通過調試串口打印出來。下面為某次取數得到的結果：
# 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分別為電壓、溫度、阻抗。在未來的實際應用中，通過對這些參數的綜合分析，可以得知每只蓄電池的健康狀況；同時本實驗也驗證了該平臺可以應用于蓄電池在線監(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的研究，配套監(jiān)測軟件可以應用于各種需要監(jiān)測蓄電池的實際場合，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。
中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-132-02
鉛酸蓄電池自發(fā)明以來由于其可以大電流放電、有較高的可逆性、電動勢較高、原材料來源豐富、制造工藝簡便、性價比高等特點，廣泛用作啟動型鉛酸蓄電池、固定型鉛酸蓄電池、牽引型鉛酸蓄電池等。但在使用和存放過程中由于多種原因致使蓄電池使用壽命縮短甚至失效。本文針對蓄電池叉車中的牽引型鉛酸蓄電池開發(fā)了一套在線監(jiān)測和維護系統(tǒng)，可有效監(jiān)控蓄電池使用狀況，并提供智能維護保養(yǎng)策略，對于延長電池使用壽命，節(jié)約資源和降低生產成本都大有裨益。
1 影響鉛酸蓄電池使用壽命的因素
1.1 充電過程
不當充電是影響電池使用壽命的重要因素。目前常用的蓄電池充電方式主要有恒流型和恒壓型，其充電電流或電壓和充電時間可根據蓄電池類型、使用環(huán)境等因素預先設定，但在充電過程中由于對蓄電池的狀態(tài)缺乏實時監(jiān)控，因此不能對充電方案進行及時調整，往往無法達到最優(yōu)充電效果而影響蓄電池使用壽命。
1.2 電解液密度
目前，很多裝運機械中的鉛酸蓄電池長期使用同一種密度的電解液，這不利于延長蓄電池使用壽命。不同的環(huán)境溫度下電解液的密度有不同的要求，冬季時，電解液密度過低既不能保證有效的電容量，又可能凍裂外殼；夏季時，電解液密度過高會加快極板的腐蝕，縮短使用壽命。
1.3 電解液液面高度
蓄電池中的電解液維持一定的水平非常重要。因為電解液不僅用來導電，而且能將產生的熱量從極板轉移出去。電解液液面應高于隔板頂部10～20mm，過低會使極板而不再具有電化學活性，無法正常使用，從而降低電池壽命。
1.4 電池平衡性
裝運機械中大多使用單體電池串聯(lián)而成的電池組，在長期使用過程中可能由于各種因素導致電池組中各個單體電池之間產生不平衡性，電池組中性能較差的單體電池相對而言具有更高的過充電，更多的水損耗，甚至嚴重時在使用中會形成反電池效應，限制了整組電池的充放電，影響了電池組的使用性能和使用壽命。
1.5 電池長期存放
目前，國內以牽引型鉛酸蓄電池作為能源的裝運機械所占比例在不斷上升。這類機械設備作業(yè)任務具有階段性特點，當一次作業(yè)任務完成后，機械設備可能會長時間放置，在此期間如果對蓄電池組沒有進行規(guī)范及時的充放電等維護操作，會使負極板放電產物硫酸鉛微小顆粒變硬、晶體化，逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛晶體，造成蓄電池失效。
綜合以上因素，蓄電池的維護保養(yǎng)是一項繁瑣且專業(yè)性較強的工作。蓄電池的不當維護操作，極易導致蓄電池的過早損壞，若出現蓄電池過早硫化等嚴重故障甚至會導致其報廢。因此需要研發(fā)一套智能鉛酸蓄電池維護保養(yǎng)管理系統(tǒng)，使用計算機進行集中管理，分布式控制，由計算機實時監(jiān)控蓄電池組的各種信息狀態(tài)并且提供智能維護保養(yǎng)策略。
2 蓄電池監(jiān)測與維護系統(tǒng)
2.1 系統(tǒng)硬件設計
蓄電池監(jiān)測與維護系統(tǒng)硬件主要由監(jiān)控終端、監(jiān)控中心和遠程控制機組成，如圖1所示。監(jiān)控終端使用CAN總線將各個節(jié)點連接起來，CAN總線的每個末端節(jié)點為一塊數據采集控制模塊，負責采集電池組的各種信息參數，送給監(jiān)控終端上位機以供顯示、存儲和控制決策，同時，接受來自上位機的決策命令，控制充電機和放電機對電池組進行智能化充放電。而監(jiān)控終端上位機則接入內部局域網與監(jiān)控中心相連，實時監(jiān)控得到的電池信息數據通過局域網上傳到監(jiān)控中心數據庫服務器并保存。管理人員可以通過遠程控制機訪問監(jiān)控中心管理系統(tǒng)查看電池信息數據并實現對監(jiān)控終端的操作，進而實現對電池充放電機的遠程控制。
（1）數據采集控制模塊。
數據采集控制模塊使用MCU為核心單元，通過MCU自身的多路AD采集獲取電池組信息。由于電池組單體電池較多，故使用總線模擬開關切換各路信息分別進行采集，以擴展采集信息接口。CAN通訊接口模塊負責與監(jiān)控終端機通信，上傳電池組的端電壓、電流、電池溫度、電池液位等信息，并且接受監(jiān)控終端機的控制命令對充放電機進行控制。充電機及放電機的程控接口負責MCU與充電機及放電機通訊，控制充放電機對電池組充放電，如圖2所示。
（2）監(jiān)控終端機。
監(jiān)控終端機負責所有電池組的充放電控制以及信息顯示，監(jiān)控終端機上的監(jiān)控軟件可以實時顯示電池的各種信息，并且對于問題電池給出報警定位。監(jiān)控終端機監(jiān)控軟件可以編輯設置電池組的充放電策略以及報警參數等，同時還可將收到的電池信息參數實時存入本地數據庫同時上傳到監(jiān)控中心數據庫。
（3）監(jiān)控中心機。
監(jiān)控中心機主要運行智能鉛酸蓄電池監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)負責電池監(jiān)測數據的存儲和管理，同時提供遠程控制機和監(jiān)控終端機的通信平臺使管理人員可以通過局域網查看實時監(jiān)測數據并調整充放電策略，監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)的核心管理平臺。
2.2 系統(tǒng)軟件設計
本系統(tǒng)軟件主要包擴監(jiān)控終端模塊的監(jiān)控軟件、監(jiān)控中心機運行的智能鉛酸蓄電池監(jiān)控管理軟件和數據庫軟件。其中核心控制軟件智能監(jiān)控管理系統(tǒng)是基于技術開發(fā)的B/S模式Web應用程序，客戶端采用瀏覽器方式訪問，所有的應用程序都建立在服務器端，因此極易維護。同時利用 Ajax控件工具包為整個系統(tǒng)設計了完善的監(jiān)測和控制界面并提供了強大的安全認證策略和控制授權機制。
3 結束語
在我國鉛酸蓄電池使用量逐年增長的同時由于維護保養(yǎng)不當造成了蓄電池使用效率的過早下降甚至廢棄，帶來了電力、能源、資源的浪費和嚴重的環(huán)境污染。經實驗證明鉛酸蓄電池監(jiān)測和維護系統(tǒng)能夠有效地監(jiān)控蓄電池的各種使用參數并提供科學合理的維護保養(yǎng)策略，從而延長電池的使用壽命，相信它的完善和推廣將帶來良好的經濟和社會效益。
參考文獻：
摘要：針對目前直流蓄電池組核容放電測試效率低和人力資源成本高的現狀，在已建設的蓄電池組在線監(jiān)測裝置基礎上，提出變電站直流蓄電池組核容放電測試新方法。通過增加蓄電池組在線監(jiān)測裝置的核容放電功能，簡化蓄電池組核容放電測試工作。項目提出了一個新的變電站直流蓄電池組核容放電測試思路和試驗策略，基于蓄電池組監(jiān)測系統(tǒng)，進行軟硬件的二次開發(fā)，為實現變電站直流蓄電池組核容放電測試提供了較完善的解決方案。
關鍵詞 ：直流蓄電池；核容放電；在線監(jiān)測裝置；解決方案
0引言
隨著社會的進步和信息化、自動化程度的不斷提高，人們對電力供應的依賴程度進一步加深，也就對供電系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。在變電站中，蓄電池組作為備用電源在系統(tǒng)中起著極其重要的作用，在交流電失電或其他事故狀態(tài)下，蓄電池組是負荷的唯一能源供給者，一旦出現問題，供電系統(tǒng)將面臨癱瘓，造成設備停運及其他重大運行事故［1］。
蓄電池組正常處于浮充電狀態(tài)，長期浮充電將造成極板硫化、失水等，導致性能下降。因而，蓄電池組的維護極為重要，不僅有利于蓄電池容量的恢復和保持，還可以延長蓄電池使用壽命［2］。但現有的蓄電池組維護方法因工作成員的水平差異、維護設備使用不當等存在很多不規(guī)范之處，故簡單化、標準化蓄電池組維護工作迫在眉睫。
本項目在變電站內已建設的蓄電池組在線監(jiān)測裝置基礎上，提出變電站直流蓄電池組核容放電測試新方法，通過增加蓄電池組在線監(jiān)測裝置核容放電模塊，進行開發(fā)試驗，以滿足蓄電池組核容放電測試工作。
1作業(yè)現狀
目前變電站內很多直流蓄電池組進入老化階段，依據檢驗規(guī)程，運行超過5年的直流蓄電池組需要每年進行一次核容放電測試，不滿5年的直流蓄電池組需要每2年進行一次核容放電測試［3-4］，一個變電站兩組直流蓄電池組核容放電測試采用常規(guī)方法需要5天（一周）完成。
以佛山供電局變電管理三所為例，該所管轄范圍內共有各電壓等級變電站62座，現變電站直流系統(tǒng)全部采用雙重化配置，即該所共有蓄電池組124組，據完整統(tǒng)計，運行超過5年有66組，不滿5年有58組，可知平均每年需核容放電的蓄電池組有66+58/2=95組，按每周同時有2組人員進行核容放電測試工作計算，共需耗時95÷2÷2÷4≈6個月才能完成。
現有核容放電測試儀器主要分為3類：
第一類核容放電測試儀笨重、接線簡單，只能顯示蓄電池組端電壓，不能實時監(jiān)測單體蓄電池電壓，放電期間需多次用其他儀表測試單體蓄電池內阻和電壓，放電風險高。
第二類核容放電測試儀笨重、接線較復雜，無線模塊易損壞，能實時顯示蓄電池組端電壓及單體蓄電池電壓，不能顯示單體蓄電池內阻，放電期間需多次用其他儀表測試單體蓄電池內阻，放電風險高。
第三類核容放電測試儀非常笨重、接線復雜，接線耗時久且易接錯線，能實時顯示整組蓄電池組端電壓及單體蓄電池電壓，不能顯示單體蓄電池內阻，放電期間需多次用其他儀表測試單體蓄電池內阻，放電風險高。
日常作業(yè)中，使用以上3種核容放電測試儀器中任何一種都至少需要3人同時進行工作，因此工作量非常大。
2新方法平臺及基于平臺的二次開發(fā)
DJX8.0系列智能蓄電池組監(jiān)測系統(tǒng)，適用于各種蓄電池組的性能監(jiān)測。該系統(tǒng)的主要特點有：微機控制，現場操作靈活簡便；自動化程度高，可在線監(jiān)測單體電池的內阻、電壓，蓄電池組端電壓、充放電電流和溫度；綜合測量判定電池性能及其變化趨勢，對失效電池予以顯示和報警，并對電池進行有效的活化維護。
該系統(tǒng)具有網絡通訊功能，通過遠程服務器經以太網可對各變電站的蓄電池組監(jiān)測系統(tǒng)進行實時監(jiān)控與數據管理，實現遙測、遙信、遙控，使蓄電池得到及時的維護，保證直流系統(tǒng)的安全運行，提高供電系統(tǒng)的可靠性。
該系統(tǒng)采用Davinci平臺，具有64M數據內存空間，可檢測電池數≤400節(jié)×4組，觸摸屏設計，具有很好的人機界面。在硬件平臺及軟件設計方面都有很大的利用空間。因此，本項目嘗試在該平臺的基礎上增加蓄電池組核容放電測試功能模塊，不僅實現DJX8.0系列智能蓄電池組監(jiān)測系統(tǒng)的最大化應用，還為蓄電池組的安全穩(wěn)定運行提供可靠保障，更是為節(jié)約人力資源及維護成本提出一種新的思路。
如圖1所示，在原有蓄電池組監(jiān)測系統(tǒng)軟硬件的基礎上，首先增加硬件部分：放電模塊及放電空開，滿足蓄電池組核容放電測試要求；然后編寫相應的軟件程序，如圖2所示，通過對蓄電池核容放電原理的深入分析，建立相應的數學模型，實現硬件部分的靈活控制及良好的蓄電池放電曲線。
3新方法的實施與應用
首先收集各個變電站的直流系統(tǒng)數據，主要包括直流系統(tǒng)電壓等級、單體蓄電池電壓、蓄電池節(jié)數等，根據直流系統(tǒng)維護要求確定核容放電模型。
然后建立一個簡單的系統(tǒng)模型（圖3），并根據變電站內實際情況設計接線圖（圖4），在原有蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)基礎上增加本項目所需硬件部分。
最后根據系統(tǒng)模型在原有蓄電池在線監(jiān)測程序基礎上進行二次開發(fā)，增加核容放電測試功能，并選點進行安裝測試。本項目在佛山局220 kV后龍站進行首次安裝測試，測試放電曲線如圖5、圖6所示。
通過對比新舊核容放電測試方法的測試結果可知，第一次測試結果符合要求。隨后又對變電管理三所220 kV鵝村站、110 kV更樓站、110 kV合水站進行安裝測試，測試結果均滿足要求。
4結論
至此，通過4座變電站的安裝測試可知本項目具備良好的可行性，并且對比新舊測試方法（表1），新核容放電測試方法有很多優(yōu)勢，也達到了本項目的出發(fā)點——使定檢方法簡便化、標準化、自動化，保證定檢項目的完整性，同時避免由于工作人員水平差異造成人為的試驗漏項、誤判斷等情況。
本項目提出的變電站直流蓄電池組核容放電測試新方法，為變電站直流蓄電池組核容放電工作標準化的推廣應用提供了一套可行的具體解決方案和現場實踐指導，適用于所有電壓等級變電站的直流蓄電池組核容放電測試工作。創(chuàng)新提出一個變電站直流蓄電池組核容放電試驗新思路和新策略，并通過現場試驗驗證其可操作性，具有很好的推廣應用價值。
［
參考文獻］
［1］杭州高特電子設備有限公司.智能蓄電池組監(jiān)測系統(tǒng)用戶手冊V8.0［Z］.
［2］中華人民共和國國家經濟貿易委員會.DL/T724—2000電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規(guī)程［S］.北京：中國電力出版社，2001.
［3］國家電網公司.直流電源系統(tǒng)運行規(guī)范［S］.北京：中國電力出版社，2006.
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0066-01
在一體化的變電站交直流在線監(jiān)測技術之前，電力系統(tǒng)的在線監(jiān)測主要運用充電機狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)和獨立的蓄電池組在線監(jiān)測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)既不能很好地利用充電機性能分析技術和直流饋線的在線監(jiān)測技術，也缺乏成熟的不間斷電源系統(tǒng)和交流系統(tǒng)，而一體化的變電站交直流在線監(jiān)測技術把以上的技術和系統(tǒng)進行了有效的融合，形成了一個分層分布式一體化的監(jiān)控平臺，實現了變電站交直流電源設備的一體化在線監(jiān)測。該文首先分析了變電站交直流電源設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能，然后結合具體的實際的情況來論述交直流電源設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用，通過進一步的觀察和分析，筆者認為該系統(tǒng)運行可靠、效率高、維護方便，具有很高的應用價值。
1 變電站交直流電源設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能
建立一致的通信規(guī)約是變電站交直流電源設備在線監(jiān)測系統(tǒng)所有功能得到實現的基礎，只有這樣才能實現對交流系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、充電機、蓄電池組等設備的監(jiān)控[1]，保證及時獲得設備運行的實時和歷史信息和數據。
其主要功能有：
（1）數據查詢。對歷史數據的查詢和分析可以通過表格數字、圖表曲線實現。
（2）實時監(jiān)控。除了具有告警確認和處理功能外，數字、圖形和曲線還能真實客觀地反應設備的實時運行狀態(tài)，并能監(jiān)控設備的實時遙測和遙信數據、實時告警、廠（站）實時告警。
（3）日志服務。記錄用戶登錄的操作和用戶維護的系統(tǒng)應用設備并生成不同類別的日志，通過日志可以實現分時段查詢。
（4）充電機性能分析。通過對實時顯示的充電機環(huán)境溫度、電流和電壓的分析和計算，能很方便地得到穩(wěn)流精度、均流系數和穩(wěn)壓精度等，再結合性能分析模型對這些數據和信息進行驗證，形成最終的性能分析結果。
（5）報表管理。可以通過上傳報表模板來改變報表內容格式，設定報表計劃，輸出報表文檔，自動生成報表。
（6）系統(tǒng)設置。圖模庫一體化技術的編輯功能強大，能輕松實現繪制、修改接線圖，添加、刪除廠（站）及設備，修改關聯(lián)設備遙測、遙信數據。
（7）實時通信。圖形能清晰地反映當前廠（站）通信鏈路狀態(tài)。
（8）錄波瀏覽。具有在線瀏覽錄波曲線，下載錄波文件的功能。
（9）專家分析。根據對蓄電池組單體內阻、組溫度、單體電壓和組電壓的分析結果，制定蓄電池性能分析報告并提出維護建議。
（10）直流饋線環(huán)網告警。通過警示燈和彈出窗口等方式對電源環(huán)網和控制保護環(huán)網的異狀態(tài)進行實時告警。
（11）用戶管理。通過對用戶操作權限和廠（站）權限進行管理和分配，減輕管理數據的壓力。
（12）參數管理。維護并管理系統(tǒng)應用的基礎信息數據，包括運行參數、數據采集保存周期、設備臺帳數據、遙測越限告警值。
2 變電站交直流電源設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的實際應用
為了方便研究和論述，我們以某電網公司供電局為例，來探討變電站交直流電源設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的實際應用，該供電局的平臺配置如圖1所示。
其中，MIS是management information system的縮寫，中文意思是管理信息系統(tǒng)。
該供電局充分利用調度通信資源，通過變電站內的保信系統(tǒng)的信道對交直流電源系統(tǒng)的運行監(jiān)測信息進行收集和上傳，接著經由物理隔離裝置傳送至安全區(qū)的調度Web服務器。在根據調度Web服務器上的數據建立相應的管理系統(tǒng)。而起配置的1臺Web服務器和1臺應用服務器，使得變電站交直流電源設備的在線監(jiān)測和系統(tǒng)的功能更加齊全。
通過ACE/TAO軟件該系統(tǒng)建立了實時數據總線，利用Visual 建立Web子系統(tǒng)，采用Qt軟件作為人機界面開發(fā)工具。而B/S配置界面的應用，使得配置和維護更加的方便[2]。該系統(tǒng)安裝于110 kV的變電站上，已安全可靠地運行了四年，在這期間系統(tǒng)很少出現故障，只需要進行日常的維護就能滿足工作的需要，很好地實現了交直流電源設備的在線監(jiān)測、診斷和告警。該交直流在線監(jiān)測系統(tǒng)通過豐富的圖表實現了對交直流設備的遠程監(jiān)控，并能直觀地反映設備的運行狀況。系統(tǒng)具有定值出錯告警、饋線斷路器跳閘告警、直流饋線環(huán)網智能告警、充電機高級診斷等功能，這些功能使得設備檢修更加的簡單，減少排查故障所花費的時間，保證能及時發(fā)現電源設備缺陷及缺陷點，使得交直流電源設備一直處于良好的工作狀態(tài)。該系統(tǒng)還能在線對蓄電池內阻進行測試并自動生成蓄電池性能分析報告，極大地方便了工作人員對電源設備維護，節(jié)省了測試蓄電池電壓及內阻的時間所花費的時間，減少了用工成本。并且，變電站交直流在線監(jiān)測系統(tǒng)所具有的數據查詢、用戶管理、報表管理、實時通信、參數管理、錄波瀏覽和系統(tǒng)設置等人性化功能緩解了巡視和維護人員的工作強度，提高了維護的工作效率。
3 結語
總之，建立統(tǒng)一的交直流電源設備在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺，整合量表配置、組網和后臺畫面等技術，在引進智能分析、診斷和預警等高級應用功能同時，也要及時完善信息收集、通信標準，只有這樣才能繼續(xù)推動交直流電源設備在線監(jiān)測技術向前發(fā)展。
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A
收錄時間：2014年5月12日
一、引言
隨著信息化社會的發(fā)展，能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應的UPS已廣泛地應用于各個業(yè)務環(huán)節(jié)，UPS可以在市電突然中斷時還能持續(xù)一定時間給各設備供電，使用戶不致因停電而影響工作或丟失數據，其重要性隨著信息應用重要性的日益提高而更加突顯出來。
作為UPS系統(tǒng)重要組成部分的單體蓄電池組，其性能決定了UPS性能，要了解電池性能狀況需實時跟蹤蓄電池的變化特性，蓄電池監(jiān)控設備是用來通過采集并分析電池特性數據，實現對電池進行有效的管理，其中電池特性數據的管理方式是決定系統(tǒng)性能的重要因素。傳統(tǒng)的UPS蓄電池在線監(jiān)控設備中對采集的數據沿用的是早期數據管理，直接將數據存放在文件系統(tǒng)。由于簡單的文件系統(tǒng)存在一些缺點，比如數據與程序獨立性差；數據共享性差，冗余大；產品后續(xù)功能擴展差等問題導致系統(tǒng)性能低下。因此，蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)的數據管理水平的提高是系統(tǒng)設計的一個重要目標。
基于此，本文提出一種有效解決方案：在蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)主機中嵌入SQLite數據庫管理系統(tǒng)，主機實時采集的蓄電池各項特性參數管理工作交于SQLite數據庫完成，程序和數據間相互獨立，數據庫管理系統(tǒng)提供應用程序和數據間的接口管理。本文第2節(jié)對相關知識進行介紹；第3節(jié)介紹設計方案的開發(fā)平臺，系統(tǒng)架構及實現方法；第4節(jié)給出方案結果驗證；第5節(jié)對方案進行總結。
二、相關知識
SQLite是一種開放源碼的超輕量級嵌入式數據庫引擎，SQLite很小巧編譯后的SQLite3.0的動態(tài)鏈接庫只占用幾百K的空間，管理的數據量可達2TB，提供B-Tree存儲數據模式，數據以ASCII碼形式存儲，支持SQL快速查詢，具有小、快、穩(wěn)定、免費特點。
SQLite支持跨平臺，操作簡單，提供Windows/Linux/Unix等各種操作系統(tǒng)接口，同時能夠跟很多程序語言相結合，比如Tcl、PHP、Java等。同Mysql、PostgreSQL世界著名的開源數據庫管理系統(tǒng)相比，它的處理速度甚至比他們還快。
三、方案設計
（一）方案平臺。產品硬件開發(fā)平臺使用了內核為32位工業(yè)級品質的CPU ARM9系列AT91SAM9260，200MHZ主頻，32MB系統(tǒng)內存，32MB FLASH存儲器。基于這個硬件平臺預裝了微軟的Windows CE5.0操作系統(tǒng)，Windows CE操作系統(tǒng)是當前市場上最流行的實時多任務操作系統(tǒng)之一，微軟針對CE的應用開發(fā)提供了相應的SDK開發(fā)包，包括各種接口驅動程序API，以及推出一系列完善的開發(fā)工具，用戶可在此基礎上方便、快速的開發(fā)出各種工控產品。
（二）蓄電池在線監(jiān)控系統(tǒng)架構。系統(tǒng)由在線監(jiān)測主機、單體電池傳感器模塊（以下簡稱傳感器模塊）、信號轉接器組成。蓄電池在線監(jiān)控系統(tǒng)原理示意圖如圖1所示，其中傳感器模塊是一種電子數字傳感器，直接連接到單體電池組上，用于測量連接的單體電池組電壓，溫度及阻抗。模塊之間通過標準通信線與在線監(jiān)測主機以RS485或RS232通信方式進行數據交換。監(jiān)控主機端通過液晶顯示屏來監(jiān)測參數和設定報警閥值及通信參數。同時主機通過TCP/IP網絡或者RS485接口，將采集的數據和告警事件信息實時上傳給后臺管理系統(tǒng)。（圖1）
（三）軟件設計流程。系統(tǒng)整個實現流程為：在線監(jiān)測主機通過RS485或RS232端口定期向傳感器模塊發(fā)送測量單節(jié)電池的電壓、電流、內阻和溫度等電池參數的命令，然后等待接收傳感器發(fā)回采集的特性數據，這些接收的特性數據一方面用于刷新監(jiān)控主機的實時數據界面；另一方面被交給SQLite數據庫管理系統(tǒng)，保存到嵌入在本機設備中的數據庫，系統(tǒng)組成如圖2所示。（圖2）
此外，用戶通過主機界面接口從SQLite數據庫中提取電池的歷史特征參數，顯示到主機的歷史數據界面進行查詢，主機端具有的智能分析功能可以根據設定的報警閥值自動判斷電池的性能，發(fā)出告警信息。主機端采集的數據同時發(fā)給后臺管理系統(tǒng)，通過后臺管理界面進行遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)，完成電池特性數據查詢，性能分析等處理工作。
（四）SQLite嵌入數據庫實現。SQLite 3.0提供了豐富的API接口函數，但簡單的程序仍然使用三個函數就可以完成： sqlite3_open（）， sqlite3_exec（），和sqlite3_close（），其中int sqlite3_open（）是打開指定的數據庫，如果數據庫不存在，sqlite會自動建立它。如果它存在，就嘗試把它當數據庫文件來打開；int sqlite3_close（）是關閉數據庫，一個數據庫開啟后，結尾時不要忘了用這個函數關閉數據庫；sqlite3_exec（）是使用回調來執(zhí)行select操作。下面簡單介紹蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)中嵌入SQLite數據庫過程。
第一步：將編譯好的sqlite3.lib，sqlite3.h，sqlite3.dll添加到項目工程文件夾中。
第二步：應用程序中加入頭文件：
#include "sqlite3.h"
#pragma comment（lib，"sqlite3.lib"）
第三步：程序中調用API函數，實現數據庫的創(chuàng)建，打開，查詢，關閉等操作。
第四步：編譯運行項目，系統(tǒng)文件中將生成保存電池的特性參數的數據庫文件*.db3。
四、結果分析驗證
使用SQLite數據庫圖形化管理工具將數據庫文件導入到圖形界面中，用戶可以查詢實時監(jiān)測的電池各項特性參數，視圖效果如圖3和圖4。（圖3、圖4）
圖3是蓄電池電壓-溫度數據表，記錄了電池所在組號、節(jié)號，及被蓄電池傳感器模塊采集的電壓、溫度、內阻值和該數據采集的時間點。圖4是蓄電池告警事件數據表，保存的是被系統(tǒng)監(jiān)測到的告警事件及事件發(fā)生的時間點信息。
依據上述結果圖表中得出結論：系統(tǒng)監(jiān)測到的參數都交由SQLite數據庫管理，解決了程序獨立性差的問題；數據庫中的所有數據都是唯一有效地數據，不存在多余或重復的數據；依據兩個基本表的關聯(lián)操作能導出局部關系視圖，方便產品的功能擴展。
五、總結
本文提出UPS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)中嵌入SQLite數據庫管理系統(tǒng)的方案，詳細介紹了系統(tǒng)架構原理和實現流程，依據實驗數據說明了將SQLite數據庫管理系統(tǒng)嵌入蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)中，能有效地提高電池特性參數管理的可靠性。
主要參考文獻：
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.065
1 引言
眾所周知，水是生命之源，所有生物均離不開水，從而可以看出，水質的好壞將直接影響到人和動植物的生存。
目前，隨著水污染越來越嚴重，人們越來越重視水的安全，特別是飲用水。對于水質的好壞，基本采用水質探測器對水質進行檢測，而現有的水質檢測是采用多種傳感器同時進行探測工作，各個傳感器的工作得不到很好協(xié)調，其中，有些傳感器可能不需要進行長時間工作，因此，電能浪費較大，若采用太陽能供電，其自身電能本身就存在局限，從而對水質監(jiān)測工作帶來不便[1-3]。
2 系統(tǒng)介紹
基于ZigBee網絡的節(jié)能型水質監(jiān)測系統(tǒng)，它包括上位機、服務器終端和若干個監(jiān)測單元，上位機通過互聯(lián)網接收服務器終端發(fā)送的信號，監(jiān)測單元包括溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器、ZigBee芯片、無線通訊模塊和用于電源供給的電源模塊。
（1）溫度傳感器和無線通訊模塊與ZigBee芯片連接， ZigBee芯片通過無線通訊模塊與服務器終端進行數據通訊，PH值傳感器、溶氧傳感器和濁度傳感器分別通過PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路與ZigBee芯片連接。
（2）電源模塊包括太陽能板、蓄電池和模擬控制器，太陽能板通過電壓調節(jié)電路與蓄電池連接，蓄電池的正極依次連接有穩(wěn)壓/升壓模塊、第一電壓轉換器和第二電壓轉換器，穩(wěn)壓/升壓模塊、第一電壓轉換器和第二電壓轉換器均與模擬控制器連接，第二電壓轉換器還與ZigBee芯片連接，模擬控制器與溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器、ZigBee芯片、無線通訊模塊、PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路連接。
（3）電壓調節(jié)電路包括變壓器、整流橋和第一三極管，變壓器的初級線圈與太陽能板連接，變壓器的次級線圈與整流橋并聯(lián)，整流橋通過第一電容接地并與第一三極管的集電極連接，第一三極管的集電極和基極并聯(lián)有第一電阻，第一三極管的基極通過穩(wěn)壓二極管接地，第一三極管的發(fā)射極與蓄電池連接并通過第二電阻和第三電阻接地。
（4）ZigBee芯片為CC2530芯片，模擬控制器為ADG1414。
3 具體應用
該低能耗水質監(jiān)測系統(tǒng)工作主要通過若干個監(jiān)測單元進行實現，利用監(jiān)測單元可以對水質進行大范圍監(jiān)測，監(jiān)測到的水質參數，則利用ZigBee網絡發(fā)送至服務器終端，服務器終端則接受若干個監(jiān)測單元反饋回的信號并將信號通過互聯(lián)網發(fā)送至上位機，其中，用戶可通過上位機將控制信號發(fā)送至服務器終端，服務器終端則將信號反饋給對應的監(jiān)測單元。
（1）監(jiān)測單元具體工作時，是由溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器實現水質參數的檢測，檢測到的參數信號則輸入至ZigBee芯片進行整理，其中對于PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器所檢測到參數信號的要求更高，則需利用PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路進行信號調理。
（2）監(jiān)測單元的電能供給，則通過電源模塊進行控制，具體通過太陽能板將太陽能轉換成系統(tǒng)所需能源，并利用蓄電池進行存儲，而穩(wěn)壓/升壓模塊14、第一電壓轉換器和第二電壓轉換器對蓄電池輸出的電壓進行轉換，即利用穩(wěn)壓/升壓模塊將信號進行穩(wěn)壓和升壓處理使電壓為9V，利用9V電壓為PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路進行供電；隨后利用第一電壓轉換器將電壓轉換為5V電壓，利用5V電壓為溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器和濁度傳感器供電；最后，利用第二電壓轉換器將5V電壓轉換為3.3V電壓，利用3.3V電壓為ZigBee芯片和無線通訊模塊供電。
（3）為上述器件供電時，采用模擬控制器進行控制，即利用模塊控制器可控制溫度傳感器、PH值傳感器、溶氧傳感器、濁度傳感器、ZigBee芯片、無線通訊模塊、PH值信號調理電路、溶解氧信號調理電路和濁度信號調理電路的電能供給，現靈活控制電能，避免未需要工作的單元進行能源消耗，如溫度傳感器和溶氧傳感器，在非特定的檢測時，可選擇不進行工作。同時，ZigBee芯片與模擬控制器連接時，時利用ZigBee芯片的I/O口與模擬控制器連接，因此，可通過ZigBee芯片對模擬控制器進行控制。
（4）對于太陽能板與蓄電池之間還連接有電壓調節(jié)電路，電壓調節(jié)電路可采用包括變壓器T1、整流橋D1和第一三極管Q1，變壓器T1的初級線圈與太陽能板連接，變壓器T1的次級線圈與整流橋D1并聯(lián)，整流橋D1通過第一電容C1接地并與第一三極管Q1的集電極連接，第一三極管Q1的集電極和基極并聯(lián)有第一電阻R1，第一三極管Q1的基極通過穩(wěn)壓二極管D2接地，第一三極管Q1的發(fā)射極與蓄電池連接并通過第二電阻R2和第三電阻R3接地。利用變壓器T1實現電壓轉換，利用整流橋D1實現整流，利用第一三極管Q1控制蓄電池充電工作，利用穩(wěn)壓二極管D2實現穩(wěn)壓。
4 小結
采用若干個監(jiān)測單元對水質進行檢測，利用電源管理模塊實現監(jiān)測單元的電源供給，其中，利用太陽能板將太陽能轉換為系統(tǒng)所需的電能，并利用蓄電池進行存儲；同時，利用穩(wěn)壓/升壓模塊、第一電壓轉換器和第三電壓轉換器將蓄電池輸出的電壓進行轉換，從而滿足不同器件、不同電壓的需求，此外，利用模擬控制器實現供電的控制，從而避免電能的浪費，其結構簡單，操作方便，具有很強的實用性。
參考文獻：
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（一）110kV智能變電站的智能化改造要采用大量新設備新技術，實現全站通訊協(xié)議標準化。其中110kV系統(tǒng)和主變系統(tǒng)采用光電和電子CT、PT， SV網、GOOSE網實現了網絡采樣和網絡跳閘。
（二）主變監(jiān)控智能化，具有有載分接開關數字化測控、頂層油溫雙重監(jiān)測、繞組油溫檢測、油中溶解氣體分析監(jiān)測、本體油中含水量監(jiān)測等在線監(jiān)測功能。主要特點體現在以下幾個方面：
1.油氣監(jiān)測裝置UDM-501-E連續(xù)在線監(jiān)測變壓器油中氫氣(H2)、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）以及二氧化碳（CO2）七種氣體綜合濃度和變化趨勢，當溶解氣體和微水含量或產生速率超過設定值時起動報警并由UDM-501-E發(fā)送給狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)以及調度端，根據監(jiān)測結果來分析變壓器內部的異常和故障發(fā)展趨勢，以保證變壓器的安全可靠運行。
2.智能組件UDM-501-D根據頂層油溫和繞組溫度的監(jiān)測結果并向后臺監(jiān)控系統(tǒng)及遠動系統(tǒng)上送數據。
3.主變本體智能終端PRS7741實時采集上送主變本體信號、變壓器分接開關檔位、110kV中性點刀閘、311-4刀閘位置等遙信信息，接收主變本體保護動作信息出口跳各側開關；接受上級調度或當地監(jiān)控后臺指令調節(jié)開關檔位、進行刀閘遙控操作,從而完成對主變區(qū)域設備的智能自動控制，真正做到無人值守，并且在任何情況下都可以從主控室人工接管對電氣設備的就地控制。
4.變壓器110kV中性點零序電流互感器和間隙電流互感器采用雙AD技術，通過電流合并單元實時采集主變110kV中性點零序電流互感器、間隙電流互感器信號，并通過光纜上傳主變保護裝置。
（三）NS851金屬氧化物避雷器絕緣在線監(jiān)測裝置適用于各電壓等級金屬氧化物避雷器（MOA）的絕緣狀況在線監(jiān)測。NS851 裝置通過測量流經避雷器全電流和系統(tǒng)電壓，分析得出避雷器的阻性電流及有功損耗，有效反映避雷器的健康指數。配套的在線監(jiān)測系統(tǒng)利用基于“瀏覽器/服務器”方式，極為方便用戶隨時查看在線設備的狀態(tài)，對于不安全的情況可以隨時排除。
（四）智能化變電站改造需要安裝一次設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)一套，通過監(jiān)測系統(tǒng)平臺軟件可以實現對所檢測設備運行過程中的實時數據展現、歷史數據存儲、報表管理、報警、通信狀態(tài)一覽等功能。
（五）安裝站用電一體化電源系統(tǒng)一套，該系統(tǒng)主要由GZDW3 系列高頻開關直流電源系統(tǒng)、IDC-300C直流電源監(jiān)控裝置(主監(jiān)控)、IJC-100C智能直流絕緣檢測裝置組成，實現站用電源的科學管理、自動調整、實時監(jiān)控、信息上送等智能化監(jiān)控功能。
GZDW3系列高頻開關直流電源系統(tǒng)作為新型無人值守不間斷直流電源系統(tǒng)，主要用于對蓄電池進行科學的管理和維護，以及給信號設備、保護、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源。工作原理簡述如下：1.兩路主、從熱備份市電經自動互換裝置及防雷系統(tǒng)分別給智能高頻開關電源模塊提供三相交流電源；2.充電模塊在監(jiān)控裝置的智能程序監(jiān)控下，將三相交流電轉換為符合蓄電池充電特性的可控直流電。一路給蓄電池進行智能充電、浮充電；一路經由動力斷路器給合閘負荷供電；3.兩段母線時，當任一母線段的蓄電池組需要核對性充放電試驗時，將聯(lián)絡開關合上，由另一母線段的充電裝置和蓄電池組給整個系統(tǒng)供電；4.蓄電池組在正常工作情況下，長期運行在浮充電狀態(tài)；A當斷路器分、合閘時，由充電模塊及蓄電池組并聯(lián)提供瞬時分、合閘大電流。B當交流斷電時，則所有用電負荷都由蓄電池供電；5.絕緣監(jiān)測可通過智能直流絕緣檢測裝置來實現；6.監(jiān)控裝置采用高性能、高速新型AVR 單片機，其通過交、直流采樣傳感器將系統(tǒng)的所有開關量、模擬量采集后，經計算進行監(jiān)測與顯示，并通過監(jiān)控裝置對智能高頻開關電源模塊進行監(jiān)控，且根據系統(tǒng)設置驅動聲、光報警系統(tǒng)對異常情況進行報警并記錄。同時，通過串行口與后臺監(jiān)控系統(tǒng)通信，組成綜合自動化系統(tǒng)。
（六）3IJC-100C智能直流絕緣檢測裝置(主機)用于直流母線接地電阻、支路接地電阻的檢測、報警以及故障記錄，實時進行在線監(jiān)測母線電壓及正、負母線對地電壓，計算出母線接地電阻，并與設定的絕緣報警參數、瞬時接地報警參數、接地報警參數進行比較，小于參數值則報警。如果接地電阻值小于絕緣降低報警值大于接地報警值，立即進行絕緣降低報警。如果接地電阻值小于瞬時接地報警值，立即進行瞬時接地報警。如果接地電阻值小于接地報警值持續(xù)3分鐘，則進行接地報警。接地報警以后，如果支路巡檢方式設為自動，且當前不在連續(xù)支路巡檢或單支路巡檢狀態(tài)，則自動進入連續(xù)支路巡檢，檢測支路接地電阻。
（七）安裝一套變電站綜合運行管理系統(tǒng)，集成站內室內環(huán)境監(jiān)測、火災報警、視頻監(jiān)視、脈沖電網等子系統(tǒng)，通過對站內煙霧、溫度、濕度、紅外、圖像等傳感器進行綜合判斷，采用圖像處理、模式識別等技術并聯(lián)動其它設備進行智能處理。
UPS和直流電源是企業(yè)重要的供電保障設備，傳統(tǒng)的維護管理包括：①日常巡檢外觀，定期更換電池、濾波電容、風機等易損件，大修時做電池活化等；②改造或采用換代設備，使用高級工具測試電池性能。這種管理方式企業(yè)投入成本高，維護人員工作量大，不易實時掌握設備運行狀態(tài)和關鍵數據，設備事故預防能力低。實施在線維護管理可避免傳統(tǒng)方式的不足之處，獲得良好效益。下面介紹某企業(yè)實施實例及注意事項。
一、計算機在線維護管理系統(tǒng)
（一）系統(tǒng)組成
1、總控站（后臺）。由監(jiān)控站、工程維護站、系統(tǒng)接口等構成，運用管理分析軟件處理接收的數據并通過Web。工程維護人員登錄服務器可查看全廠所有在線設備的運行狀態(tài)以及完善的歷史、實時數據分析統(tǒng)計。
2、現場設備控制站（ES）。根據現場設備需要，可選擇監(jiān)控功能儀或設備運行狀態(tài)信息彩集儀（EII）。EII通過RS-232/485端口與電能表、電池采集模塊、直流屏、UPS等智能設備通信，將監(jiān)測數據轉換為符合通信協(xié)議的數據包，接入局域網，傳送至主控室服務器。獨立完整的ES包括以下部分。
（1）系統(tǒng)主機。由下行串口通道、數據處理器、顯示器、上行串口通道組成。下行串口通道通過RS-485總線訪問電池電壓采集模塊，采集數據，管理電壓采集模塊，數據處理器完成數據解壓、數據計算、存儲管理，將處理后的數據一部分送往顯示器，另一部分由上行串口通道發(fā)送至協(xié)議處理器，或傳給上一層管理系統(tǒng)。
（2）數據采集模塊組。可根據用戶需要確定采集數據要求及配置相應采集儀器，一般由電池電壓采集模塊、電流、溫度、功率等組成，模塊間隔離良好、絕緣性強，可靠性、安全性高。數據采集可分組，每個模塊可對一定數量電池進行電壓采集，可配備電流、溫度傳感器，模塊間與系統(tǒng)主機一般采用RS-485連接。
（3）協(xié)議處理器。具有協(xié)議處理程序的接口板，處理各種通信協(xié)議。可實現：①將主機發(fā)送的電池電壓、電流、溫度等信息按約定協(xié)議編碼、打包、發(fā)送至遠程服務器；②將遠程服務器發(fā)出的遙控、遙調指令經過解碼發(fā)給主機，實時控制。
（4）放電模塊。可快速測出電池直流內阻，瞬間測試電池性能，大功率放電模塊可提供瞬間大電流沖擊負荷。
（5）遠程服務器。實現局域網內計算機數據通信，通過局域崗遠程訪問現場的蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)，接收、分析數據，通過Web服務器數據。
3、通信網絡。聯(lián)網現場設備各分站（采集監(jiān)控站），采用光纖作為數據通信主干線，組成全廠UPS和直流電源在線監(jiān)控的局域網。
（二）系統(tǒng)主要功能
1、臺賬管理。集成各站UPS、直流系統(tǒng)、蓄電池信息設備及查詢功能。可查詢每臺UPS、直流設備的每節(jié)電池電壓、平均電壓、整組電壓、充放電電流、環(huán)境溫度等實時、歷史數據，以曲線和柱狀圖方式顯示，或生成報表打印。
2、實時分析。對選定時間段內的電池運行狀態(tài)、歷史數據進行分析，當某個蓄電池被放過電，滿足一定電流范圍和時間（大于設置值）時，系統(tǒng)將對蓄電池進行電池容量評價（容量估算）。
3、報警指示和查詢。可對每臺UPS、直流電源故障進行報警，提供報警查詢，以便及時處理。
4、網絡化。系統(tǒng)具有遠端通信和遙測、遙信、遙控功能，使遠程服務器通過以太網對各站UPS、直流電源、蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)進行實時監(jiān)控與數據管理。還可根據企業(yè)需要，與其他系統(tǒng)聯(lián)網，采集一些重要設備的信息，實現更多功能。
二、系統(tǒng)應用注意事項
認真查清企業(yè)內部UPS和直流電源現狀以及企業(yè)現有網絡規(guī)模，根據設備功能和重要性合理配置。
1、確定網絡構架方案，即企業(yè)是否有必要建立完整網絡系統(tǒng)或在現有網絡基礎上構建，對單個電池組也可實現完整、獨立的在線維護管理。
2、以在線管理系統(tǒng)為核心，輔以必要人工測試，可降低管理成本，大站、關鍵設備直接采用完整系統(tǒng)，小站、單體UPS等經后臺機處理形成整體維護管理系統(tǒng)。
3、有些UPS和直流電源已具備多種管理功能，如狀態(tài)參數、狀態(tài)記錄、報警等，合理配置不僅降低開發(fā)成本，還可減少線路過多帶來的故障隱患。
4、維護管理系統(tǒng)只進行監(jiān)視，建議控制指令（如故障處理、切換、活化等）的發(fā)出由人工實施。
5、系統(tǒng)建立后，可在有人值守的地方設監(jiān)視站，由操作人員實現全天候運行狀態(tài)監(jiān)視，維修人員要定期查閱管理。
6、要預留接口和協(xié)議以便兼容其他系統(tǒng)，系統(tǒng)上層管理也可建在企業(yè)已有網站上。
