王永華

（鐵塔能源有限公司湖北省分公司，湖北 武漢 430010）

0 引 言

鐵鋰電池具有能量密度高、循環(huán)次數(shù)多、耐高溫性能比鉛酸電池好以及可以快充快放等優(yōu)點(diǎn)，但熱穩(wěn)定差。不同廠家的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，特別是部分不良廠家生產(chǎn)的32650圓柱電芯組成的電池，易起火，運(yùn)行安全性一直被詬病。目前基站備電鐵鋰電池均配置有動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS），遠(yuǎn)程監(jiān)控通過(guò)動(dòng)環(huán)監(jiān)控單元（Field Supewision Unit，F(xiàn)SU）加無(wú)線模塊完成，成本高、調(diào)試工作量大[1-3]。湖北鐵塔能源研發(fā)出電池監(jiān)控傳輸單 元（Battery Monitoring Transmission Unit，BTU），免安裝調(diào)試，可低成本完成海量鐵鋰電池的實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)使用鐵塔公司成熟的生產(chǎn)指揮調(diào)度系統(tǒng)，復(fù)用鐵塔公司維護(hù)資源，可確保鐵鋰電池運(yùn)行安全。

1 鋰電池監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

鋰電池監(jiān)控系統(tǒng)包括BTU和監(jiān)控平臺(tái)組成。

1.1 BTU設(shè)備

BTU設(shè)備集成了數(shù)據(jù)采集、解析、傳輸和控制功能，主要由隔離電源、數(shù)據(jù)采集單元、通信單元、協(xié)議處理單元、無(wú)線通信模塊以及定位單元等組成，設(shè)備外觀如圖1所示。微控制單元（Micro Controller Unit，MCU）及無(wú)線通信單元如圖2所示。該設(shè)備高度集成，外接電源為直流12～70 V，寬電壓適應(yīng)范圍，通過(guò)內(nèi)部DC/DC隔離轉(zhuǎn)換為12 V給模塊自身使用，避免了通信基站48 V系統(tǒng)正極接地導(dǎo)致的電路故障和采集誤差。設(shè)備可通過(guò)打孔、粘膠、扎帶等方式直接固定，安裝部署方便，節(jié)省大量工程費(fèi)用。

BTU設(shè)備的RS485通信口與鐵鋰電池的RS485口連接，電池運(yùn)行數(shù)據(jù)（電壓、電流、內(nèi)阻、溫度、荷電狀態(tài)、電池循環(huán)次數(shù)以及預(yù)計(jì)放電時(shí)長(zhǎng)等）通過(guò)BTU解析，與鐵塔公司能源監(jiān)控平臺(tái)完成協(xié)議對(duì)接，通過(guò)無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。BTU中內(nèi)置鐵塔鋰電池標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，如果鐵鋰電池使用鐵塔標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可自動(dòng)對(duì)接；如果使用非鐵塔標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的鋰電池（或其他設(shè)備），需要提供協(xié)議文本，開(kāi)發(fā)并遠(yuǎn)程更換BTU軟件。

BTU設(shè)備和能源監(jiān)控平臺(tái)使用消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）協(xié)議。BTU寫(xiě)入的設(shè)備軟件應(yīng)遵循《鐵塔能源有限公司源便攜式鋰電池組TCP/MQTT接口規(guī)范V0.2》，實(shí)現(xiàn)協(xié)議對(duì)接和數(shù)據(jù)上傳。

1.2 監(jiān)控平臺(tái)

該能源監(jiān)控平臺(tái)已建成，部署在鐵塔總部，提供業(yè)務(wù)流程端到端的閉環(huán)管理，支持設(shè)備監(jiān)控、告警派單、站址離線檢測(cè)、歷史性能查詢等功能，支持移動(dòng)端App應(yīng)用，方便代維單位和客戶使用。監(jiān)控平臺(tái)屏顯如圖3所示?？蛻舳薃pp如圖4所示。

2 軟件數(shù)據(jù)配置及上線運(yùn)營(yíng)

2.1 BTU入網(wǎng)配置

底端電池設(shè)備和BTU連接正常，上電插上配置有鐵塔定向IP地址的物聯(lián)網(wǎng)卡或通用SIM卡后，底端設(shè)備就具備了數(shù)據(jù)上傳能力[4]。BTU會(huì)主動(dòng)撥通能源監(jiān)控IP，并將電池?cái)?shù)據(jù)上傳，平臺(tái)站址配置正確、設(shè)備ID碼一致即可正常接收數(shù)據(jù)，完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳。

平臺(tái)側(cè)配置如下：登錄中國(guó)鐵塔能源專(zhuān)業(yè)網(wǎng)管（http://180.153.49.85:58580），打開(kāi)資源管理中的設(shè)備管理，點(diǎn)擊增加獨(dú)立設(shè)備，正確填寫(xiě)設(shè)備信息（需與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備BTU編碼一致），設(shè)備類(lèi)型選“鋰電池組-發(fā)電”，保存即可。BTU設(shè)備入網(wǎng)配置如圖5所示。

平臺(tái)側(cè)設(shè)備配置完畢，設(shè)備側(cè)斷電重啟，BTU主動(dòng)向平臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)，平臺(tái)側(cè)對(duì)BTU發(fā)送的數(shù)據(jù)全盤(pán)接收，無(wú)須遵守傳統(tǒng)B接口協(xié)議中規(guī)定的信號(hào)量字典[5,6]。設(shè)備上平臺(tái)后，可顯示設(shè)備性能、電池運(yùn)動(dòng)軌跡、活動(dòng)告警、操作日志等信息。性能數(shù)據(jù)顯示如圖6所示。移動(dòng)軌跡顯示如圖7所示。

2.2 指揮調(diào)度

設(shè)備正常入網(wǎng)交維，各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)試正常后，配置代維人員和客戶端人員，明確接單人手機(jī)號(hào)和郵箱，即可將BTU設(shè)備納入指揮調(diào)度體系?？蛻艨赏ㄟ^(guò)手機(jī)App實(shí)時(shí)查看電池?cái)?shù)據(jù)，故障后根據(jù)故障等級(jí)發(fā)出告警或派發(fā)工單，接單人配置如圖8所示。設(shè)備斷電后出現(xiàn)離線告警，系統(tǒng)將根據(jù)配置的接單人發(fā)送短信告警，如圖9所示。

2.3 遠(yuǎn)程升級(jí)

后期若更換故障電池，只要BTU和平臺(tái)連接正常，BTU和電池硬件連接完成，提供電池通信協(xié)議，即可遠(yuǎn)程完成軟件升級(jí)和配置，方便后期維護(hù)。

3 結(jié) 論

該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較傳統(tǒng)FSU+無(wú)線傳輸模塊，造價(jià)大幅降低，可廣泛應(yīng)用于各運(yùn)營(yíng)商基站、房車(chē)、環(huán)衛(wèi)車(chē)、疫苗備電、紅綠燈備電、應(yīng)急救援裝置等使用鐵鋰電池的場(chǎng)景，為鋰電的推廣和安全使用提供了堅(jiān)實(shí)保障。