辛莊泵站蓄電池在線實時監測系統的設計

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　　摘要    蓄電池在供電線路中起到至關重要的作用，為了防止蓄電池出現故障，要對系統性能進行實時在線監測，對確保供電線路可靠平穩運行具有重要研究意義，本文主要針對辛莊泵站實際情況，研發出了一套適合于泵站發展需求的在線實時監測系統，有效降低了由于蓄電池故障所導致的直流供電系統癱瘓等安全隱患。
　　 【關鍵詞】泵站 蓄電池 實時監測
　　 1 引言
　　 隨著社會的發展和科技的進步，蓄電池已經在各個行業中有著廣泛的應用。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定性，監測蓄電池的方法也逐步被開發出來，如杭州華塑科技有限責任公司專門開發出針對蓄電池的在線監測系統，目前已經應用于國內上海、成都、鄭州地鐵蓄電池的監控中，同時也用于國外出口于英國、希臘等國家。電池的在線監控系統不僅可以對蓄電池組的實時狀態進行顯示，還可以通過蓄電池故障分析方法發現出現性能下降的蓄電池，以便及時的更換和處理，以使其能夠達到預測電池的使用壽命。
　　 2 在線實時監測系統設計思路
　　 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現性能下降的蓄電池，提前排除將要發生的故障，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，這樣導致資源的浪費。當蓄電池組中的某個單體發生故障時，故障排除也需要花費大量時間。因此針對上述問題，結合蓄電池組的基本故障原理以及工作狀態的分析與研究發現，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有非常緊密的聯系。當系統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加快，從而將導致蓄電池內部的加速腐蝕，內部結構得到破壞。如果蓄電池存在過度放電時，內部則會產生許多硫酸鉛進而使得蓄電池的電極發生鈍化的現象，時間長了則會令蓄電池不能向負載供電。如果蓄電池內部溫度高于閥值時，則會導致蓄電池發生熱失控現象，嚴重時則會出現外殼融化破裂的現象。充電電流過小，會使蓄電池處于不完全充電狀態，蓄電池內部的硫酸鉛不能夠被充分還原，會導致蓄電池負極硫酸鹽化，使其性能下降。而在設計蓄電池監測系統時，可以將這些參數設置一個極限值，當檢測到有蓄電池參數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重要參數對蓄電池的影響，設計一種蓄電池在線監測系統，整個在線實時監測系統的邏輯模型如圖1所示。從該蓄電池在線實時監測系統邏輯模型能夠看出，蓄電池組的相關參數被相應傳感器檢測后，則直接發送給系統的主控制器，然后上傳至在線實時監測軟件中進行數據的處理與分析，并能夠將處理后的數據信息進行顯示，如果采集的數據超出設置的閥值，則會發生異常告警，進而系統會通知相應值班人員做出相應的響應，進行故障排除操作。
　　 3 在線實時監測系統具體設計
　　 結合該在線實時監測系統的邏輯模型可知，整個蓄電池組的具體監測需要利用硬件與軟件相互結合的方式才能進行，本節將從在線實時監測系統的硬件設計以及軟件設計兩大方面，對整個辛莊泵站蓄電池在線實時監測系統的具體設計情況展開闡述。
　　 3.1 在線實時監測系統的硬件設計
　　 結合整個辛莊泵站蓄電池監測的需求，為了能夠在中控室對遠程機房中的蓄電池運行情況進行監測，本系統主要需要主控制單元、數據采集單元、數據轉換單元以及故障報警單元等幾大模塊，具體的在線實時監測系統總體硬件結構框圖的設計見圖2所示。
　　 主控制單元主要由ARM11處理器所組成的最小系統構成，通過最小系統與數據采集單元相互結合，用于實現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采集的參數信息，而后通過利用相關算法，將所采集的數據在LCD屏上進行顯示，當監測的數據超過預定值時，即可通過故障報警單元進行報警。在數據采集單元中，主要是利用蓄電池單體監測傳感器以及蓄電池電流檢測傳感器進行電壓等數據的監測，然后通過利用SUBS轉換電路，將其采集到的數據通過SUBS環形總線與主控制單元進行通信。數據通信子模塊則主要是將處理后的數字信息，將其轉換為網絡TCP/IP類型的數據信息類型，進行遠程的網絡傳輸，并在辛莊泵站遠程監控機房將所需監測的電壓、電流以及溫度等相關參數利用上位機操作界面進行實時顯示。
　　 3.2 在線實時監測系統的軟件設計
　　 整個辛莊泵站有三套蓄電池組，為了能夠在遠程機房直接對所有蓄電池組的運行狀態進行全面監測，除了硬件的構建外，還需要通過相應的上位機操作界面進行監測數據的設置與報警處理，在對上位機操作界面進行設計過程中，主要需要完成系統用戶管理、蓄電池監測數據閥值設定、蓄電池監測數據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計，同時還需要對整個監測數據的具體數據庫進行設計，在對數據庫進行設計過程中，主要采用的是MySQL數據庫，進而用于實現對系統的用戶信息、操作權限信息、監測設備信息以及監測數據信息等數據進行存儲與調用。待整個實時監測系統所監測的電壓、電流以及溫度等數據超過先前設置好的臨界值后，系統能夠根據所設置好的告警方式，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，如果設置的告警方式為短信發送，則需要根據事先設置好的信息推送內容借助監控中心服務器，實現信息推送的操作，同時還能夠對其具體故障告警詳細信息進行查詢等。
　　 4 結束語
　　 辛莊泵站蓄電池在線實時監測系統的構建能夠較好的實現對泵站蓄電池具體工作狀態進行遠程自動檢測，從而有效減少值班人員的工作負擔，同時還能夠提高故障處理效率以及及時發現存在的安全隱患，對辛莊泵站智能化信息化建設有一定的參考作用。
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