摘要：蓄電池組作為能量存儲(chǔ)和供應(yīng)的關(guān)鍵組件，其運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性和效率直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能和壽命。在實(shí)際應(yīng)用中，蓄電池組的運(yùn)行管理面臨著一系列挑戰(zhàn)，因此，為克服這些挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)蓄電池組的高效、安全運(yùn)行，現(xiàn)提出基于載波通信的蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先，對(duì)基于載波通信的蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，將傳感器采集的數(shù)據(jù)通過(guò)載波通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴蠈庸芾碥浖?。其次，?duì)基于載波通信的蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)置蓄電池組狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、設(shè)置蓄電池組測(cè)試管理模塊兩部分。測(cè)試結(jié)果表明：系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池組的運(yùn)行狀態(tài)，可以自動(dòng)采集蓄電池組的數(shù)據(jù)，并通過(guò)載波通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺卦O(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。

關(guān)鍵詞：載波通信蓄電池組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：D26.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DesignoftheRunningStatusMonitoringSystemofStorageBatteryPacksBasedonCarrierCommunication

LUOPengWUHongHechuanBranchofChinaTowerCo.，Ltd.，Chongqing，401520China

Abstract：Astoragebatterypackisakeycomponentofenergystorageandsupply，andthestabilityandefficiencyofitsrunningstatusaredirectlyrelatedtotheperformanceandlifespanoftheentiresystem.Inpracticalapplications，therunningmanagementofstoragebatterypacksfacesaseriesofchallenges，soinordertoovercomethesechallengestoachievethe efficientandsaferunningofstoragebatterypacks，thispaperproposestodesignarunningstatusmonitoringsystemofstoragebatterypacksbasedoncarriercommunication.Firstly，itdesignsthehardwareofthesystem，andtransmitsthedatacollectedbysensorstouppermanagementsoftwarethroughthecarriercommunicationnetwork.Secondly，itdesignsthesoftwareofthesystemandsetsuptwoparts：thestatusmonitoringmoduleofstoragebatterypacksandthetestingmanagementmoduleofstoragebatterypacks.Testresultsshowthatthesystemcanmonitortherunningstatusofstoragebatterypacksinrealtime，automaticallycollectdatafromstoragebatterypacks，andtransmitthedatatomaincontrolequipmentforstorageandanalysisthroughcarriercommunicationtechnology.

KeyWords：Carriercommunication;Storagebatterypack;Monitoringsystem;Runningstatusmonitoring

隨著科技的飛速發(fā)展，蓄電池組在各領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，從電動(dòng)汽車(chē)、可再生能源系統(tǒng)到數(shù)據(jù)中心和通信基站等，其重要性不言而喻。首先，由于電池組內(nèi)部復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)和外部環(huán)境因素的影響，電池組的性能會(huì)逐漸下降。其次，傳統(tǒng)的電池組監(jiān)測(cè)方法通常依賴于定期的人工巡檢或簡(jiǎn)單的電壓、電流監(jiān)測(cè)，這不僅效率低下，而且難以及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題。基于載波通信的蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正是為了解決這一問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。根據(jù)硬件架構(gòu)和功能需求，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的軟件程序，包括系統(tǒng)管理軟件和上層管理軟件。載波通信技術(shù)利用現(xiàn)有的電力線路作為傳輸介質(zhì)，無(wú)須額外鋪設(shè)通信線纜。通過(guò)將傳感器節(jié)點(diǎn)分布在電池組的各個(gè)關(guān)鍵部位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的各項(xiàng)參數(shù)，并通過(guò)載波通信將數(shù)據(jù)上傳至中央處理單元進(jìn)行分析和處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)的全面、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)[1]。

1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

這些硬件包括蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、控制節(jié)點(diǎn)主機(jī)等廠站端設(shè)備，以及服務(wù)器主機(jī)和客戶端主機(jī)等用于部署系統(tǒng)上層管理軟件功能的設(shè)備。依據(jù)以上系統(tǒng)需求，則該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]

該系統(tǒng)通過(guò)在蓄電池組中安裝傳感器和通信模塊，將傳感器采集的數(shù)據(jù)通過(guò)載波通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴蠈庸芾碥浖?，?shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警[3]。

2系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

2.1設(shè)置蓄電池組狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊

在對(duì)電池狀態(tài)監(jiān)控模塊進(jìn)行功能邏輯的設(shè)計(jì)時(shí)，將其劃分為兩個(gè)部分：前端聯(lián)動(dòng)反應(yīng)的處理與后臺(tái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的接收[4]。蓄電池組的剩余容量是其當(dāng)前狀態(tài)下可用的電量，通常用電池荷電狀態(tài)（SOC）來(lái)表示。表達(dá)式如下：

客戶端通過(guò)WinForm表單實(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的瀏覽，需要對(duì)蓄電池組設(shè)備的信息進(jìn)行查詢、修改，因此通用的平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些操作。監(jiān)控裝置的信息劃分為三類(lèi)，即蓄電池組信息、通信模式以及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定[5]。

若采用前置機(jī)或串口服務(wù)器等通信方法，則了解這些設(shè)備的IP地址和服務(wù)端口號(hào)[6]。在蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，存儲(chǔ)著監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的詳細(xì)信息數(shù)據(jù)如下表[7]。

2.2設(shè)置蓄電池組測(cè)試管理模塊

蓄電池組放電管理根據(jù)蓄電池組管理員所選定的蓄電池組編號(hào)，以及在運(yùn)行接口上提交的放電時(shí)間極限、放電容量極限等，將蓄電池的放電命令發(fā)送到電廠端，將現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)反饋信息顯示出來(lái)，并將放電數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

蓄電池組測(cè)試管理的內(nèi)部邏輯流程為：蓄電池組管理員通過(guò)客戶端接口提交測(cè)試管理請(qǐng)求，中間TCP/IP通信，服務(wù)器與廠站kk2ZMLaVzVn6t3EcAAffQw==端現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)間的測(cè)試指令發(fā)送，接收結(jié)果反饋，報(bào)文回傳等步驟。蓄電池組測(cè)試報(bào)文的各項(xiàng)類(lèi)型如表2所示。

3實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析

3.1實(shí)驗(yàn)測(cè)試目的

載波通信在蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，旨在驗(yàn)證系統(tǒng)的功能和性能，評(píng)估載波通信的可行性，探索應(yīng)用場(chǎng)景，并發(fā)現(xiàn)和解決潛在問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果將為系統(tǒng)優(yōu)化和推廣提供支持。對(duì)基于載波通信的蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試分為兩個(gè)階段，本文選擇第二階段對(duì)該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試。

3.2系統(tǒng)功能測(cè)試

在實(shí)驗(yàn)中，蓄電池組由多個(gè)蓄電池串聯(lián)組成，每個(gè)鉛酸蓄電池的規(guī)格為2V100Ah。實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)如表3所示。

基于該實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)，選擇對(duì)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測(cè)模塊中的蓄電池組剩余容量測(cè)試，結(jié)果如表4所示。

依據(jù)上述得出，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池組的運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)載波通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺卦O(shè)備進(jìn)行分析。因此，基于載波通信的蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)功能測(cè)試結(jié)果良好。

4結(jié)語(yǔ)

在本次基于載波通信的蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，成功地實(shí)現(xiàn)一種高效、可靠的監(jiān)測(cè)方法，旨在提高蓄電池組的運(yùn)行效率和延長(zhǎng)使用壽命。該系統(tǒng)利用載波通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸，為維護(hù)和管理提供了強(qiáng)有力的支持。本設(shè)計(jì)的核心部分是采用多傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)蓄電池組進(jìn)行分布式監(jiān)測(cè)，通過(guò)無(wú)線通信方式將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集到主控制器。主控制器對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取出關(guān)鍵的電池參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)評(píng)估電池組的整體運(yùn)行狀態(tài)。此外，系統(tǒng)還集成了故障診斷和預(yù)警功能，在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，有效地預(yù)防潛在的故障和延長(zhǎng)電池的使用壽命。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，注重系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性，以便適應(yīng)不同規(guī)模和需求的電池組監(jiān)測(cè)。

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