便攜式通信終端設(shè)備維護(hù)電源的應(yīng)用

湯震+陸智敏+劉劍汛

【摘要】 通信局（站）的電源維護(hù)以保證穩(wěn)定、可靠、安全供電為其總技術(shù)要求，維護(hù)工作的基本任務(wù)之一是保證電源設(shè)備向通信設(shè)備不間斷地供電，供電 質(zhì)量 符合標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)防嚴(yán)重障礙（由于通信電源設(shè)備故障造成的交換局交換設(shè)備和一級(jí)干線(xiàn)、二級(jí)干線(xiàn)、傳輸設(shè)備的通信中斷）發(fā)生，降低電源系統(tǒng)的不可用度。為了保證通信生產(chǎn)可靠、準(zhǔn)確、安全、迅 速，我們可以將通信設(shè)備對(duì)通信電源的基本要求歸納為：可靠、穩(wěn)定、小型智能和高效率。

【關(guān)鍵字】 鋰聚合物電池 智能顯示儀表 便攜式電源

一、背景技術(shù)

EPON設(shè)備與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)是目前配網(wǎng)自動(dòng)化（配電自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)站配電終端與環(huán)網(wǎng)柜配電終端（DTU設(shè)備），以及柱上開(kāi)關(guān)配電終端（ONU設(shè)備與OLT設(shè)備）數(shù)據(jù)上傳、遠(yuǎn)程遙測(cè)、遠(yuǎn)程遙控的關(guān)鍵設(shè)備。

二、設(shè)計(jì)目的

目前給上述設(shè)備提供調(diào)試與維護(hù)電源的手段主要有兩種。一是采用設(shè)備內(nèi)自帶的小容量鉛酸蓄電池供電。二是通過(guò)臨時(shí)外接蓄電池組的方法供電。

采用配電終端設(shè)備內(nèi)自帶的6Ah（Ah：安時(shí)）的小容量鉛酸電池，且不說(shuō)容量大小，單就選型來(lái)說(shuō)上述配電終端設(shè)備多為戶(hù)外工作環(huán)境金屬柜體長(zhǎng)期受強(qiáng)光直射（柱上開(kāi)關(guān)設(shè)備尤為明顯），在夏季柜體內(nèi)部溫升普遍高于60℃，這將嚴(yán)重影響鉛酸蓄電池的使用壽命，使原本就偏小的蓄電池容量再大打折扣，當(dāng)設(shè)備供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)該鉛酸蓄電池以完全不能滿(mǎn)足維護(hù)期間臨時(shí)供電的要求。高溫還會(huì)造成鉛酸蓄電池內(nèi)部電解液揮發(fā)，眾所周知酸性氣體對(duì)電子設(shè)備有致命損害極易造成電子元件與電路板腐蝕而導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢。

采用外接臨時(shí)蓄電池組供電雖可滿(mǎn)足供電需求，但由于體積龐大過(guò)于笨重不利于攜帶，蓄電池內(nèi)電量與蓄電池容量剩存多少不好判斷，難以對(duì)施工進(jìn)度節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效的管控。臨時(shí)蓄電池組與設(shè)備通信設(shè)備進(jìn)行連接時(shí)有因正負(fù)極接反而損壞設(shè)備的情況發(fā)生，而且整個(gè)接線(xiàn)過(guò)程都是帶電操作，稍不留神就有發(fā)生短路的可能。臨時(shí)蓄電池組極柱裸露在外，同工程車(chē)內(nèi)其它工具（現(xiàn)有工具大多為金屬制品）放在一起易發(fā)生短路引起火災(zāi)或爆炸及其危險(xiǎn)，給運(yùn)輸工作也帶來(lái)很多不便。

三、設(shè)計(jì)要求

實(shí)用新型的主要特征在于：便攜式EPON設(shè)備與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)維護(hù)電源、實(shí)時(shí)顯示剩余電量、剩余放電時(shí)間、快速免工具連接、防反接、防短路、無(wú)人值守智能充電。

實(shí)用新型主要適用于EPON設(shè)備與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)等配網(wǎng)自動(dòng)化通信設(shè)備的安裝調(diào)試與維護(hù)供電需求，所以主要敘述現(xiàn)有配網(wǎng)自動(dòng)化通信設(shè)備的安裝調(diào)試與維護(hù)供電方法的不足之處。

四、工作原理

4.1主要內(nèi)容

本實(shí)用新型既具備可靠的長(zhǎng)時(shí)間供電功能，還具有剩余容量實(shí)時(shí)顯示、剩余供電時(shí)間動(dòng)態(tài)顯示、快速連接、防反接等功能，采用內(nèi)置鋰聚合物電池解決了臨時(shí)蓄電池組不利于攜帶易發(fā)生短路的不足。 設(shè)計(jì)原理圖如圖1。

4.2組成部分

本實(shí)用新型涉及便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源，包括：顯示儀表1、充電指示燈2、直流輸出指示燈3、直流輸出快速接口4、防短路直流輸出電源線(xiàn)5、直流輸出熔絲6、直流輸出開(kāi)關(guān)7、鋰聚合物電池8、鋰電池智能充電管理模塊9、交流輸入接口10、充電開(kāi)關(guān)11、交流電源線(xiàn)12、便攜式機(jī)殼13。

4.3充放電操作

4.3.1充電操作

將交流電源線(xiàn)12插入交流輸入接口10，打開(kāi)充電開(kāi)關(guān)11，便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源的充電指示燈2會(huì)亮起（充電時(shí)為紅色，電池充電完成后變?yōu)榫G色），當(dāng)鋰聚合物電池8電量充滿(mǎn)后，鋰電池智能充電管理模塊會(huì)自動(dòng)停止充電（充電停止電流<300mA），充電完成后關(guān)閉充電開(kāi)關(guān)11，拔出交流電源線(xiàn)12完成充電。便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源采用鋰聚合物電池作為電能存儲(chǔ)裝置，不需要待電量耗盡后再對(duì)便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源進(jìn)行充電，電量完全耗盡將影響鋰聚合物電池8的使用壽命。

4.3.2放電操作

將防短路直流輸出電源線(xiàn)5的A端（該端插頭具有防誤插功能，可有效避免正負(fù)極反接）插入直流輸出快速接口4，將防短路直流輸出電源線(xiàn)5的B端插入通信設(shè)備電源接口（該端插頭具有防反插防短路功能，可徹底避免因正負(fù)極反接而燒毀設(shè)備現(xiàn)象的情況發(fā)生）整個(gè)連接過(guò)程不需其它任何工具。打開(kāi)直流輸出開(kāi)關(guān)7，直流輸出指示燈3亮起。此時(shí)顯示儀表1同時(shí)顯示當(dāng)前鋰聚合物電池8的剩余容量（百分比顯示，更加直觀）與剩余放電時(shí)間（剩余放電時(shí)間隨著輸出功率變化而動(dòng)態(tài)顯示）方便工作人員對(duì)工作時(shí)間的掌控。以我司常用的EPON設(shè)備與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)為例（10W-15W）便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源可持續(xù)供電35至23小時(shí)完全滿(mǎn)足通信設(shè)備維護(hù)與調(diào)試的需求。

4.4電源模塊

鋰電池智能充電管理模塊型號(hào)：HJ-2403J2L

1.功能完備、安全有效

模塊集成了三大功能：鋰電池的保護(hù)，充電和電量不足警告。另外，模塊不需要取出充電，以符合特殊環(huán)境下的設(shè)備要求。

2.功率小，輸出效率高

3.充電過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)

4.高精度電流電壓鎖定，確保充滿(mǎn)，絕無(wú)過(guò)充

5.過(guò)流、過(guò)壓、短路保護(hù)、安全可靠

6.穩(wěn)定性高，開(kāi)關(guān)電源控制芯片采用進(jìn)口軍工級(jí)集成電路，穩(wěn)定可靠，故障率低，可靠性高，平均壽命50000小時(shí)以上

7.采用開(kāi)關(guān)電源式電路，采用脈寬調(diào)制技術(shù)，轉(zhuǎn)換效率85%-98%，功率因數(shù)大于0.9、高效環(huán)保

8.指示燈顯示、全鋁外殼、美觀堅(jiān)固、經(jīng)久耐用；紋波系數(shù)低，對(duì)其它設(shè)備干擾小

9.體積小、重量輕，合理結(jié)構(gòu)與散熱設(shè)計(jì)，提高充電器的便攜性

顯示儀表剩余容量實(shí)時(shí)顯示、剩余供電時(shí)間動(dòng)態(tài)顯示計(jì)算公式：

T2=[（CO-CN）/C]/CN

式中代號(hào)定義：

T2為剩余放電時(shí)間

CO為當(dāng)前時(shí)間60秒前鋰聚合物電池剩余容量。

CN為當(dāng)前時(shí)間鋰聚合物電池剩余容量。

C為鋰聚合物電池總?cè)萘俊?/p>

注：CO、CN、由程序通過(guò)將當(dāng)前電壓采集模塊與電流采集模塊的測(cè)量值對(duì)比微處理器中存儲(chǔ)的鋰聚合物電池放電特性數(shù)據(jù)文件得出。

五、系統(tǒng)功能及優(yōu)點(diǎn)

5.1系統(tǒng)功能

1）具備可靠的長(zhǎng)時(shí)間供電功能。

2）內(nèi)置鋰聚合物電池，耐候性能優(yōu)異。

3）電池剩余容量實(shí)時(shí)顯示、剩余供電時(shí)間動(dòng)態(tài)顯示、快速連接、放短路、防反接等功能。

4）輕量化、便攜式結(jié)構(gòu)。

5.2主要優(yōu)點(diǎn)

1.本實(shí)用新型主體結(jié)構(gòu)部分使用以鋁合金型材為主要材質(zhì)，所以在攜帶與運(yùn)輸過(guò)程中更加輕便堅(jiān)固以便于攜帶。

2.本實(shí)用新型電能存儲(chǔ)裝置采用鋰聚合物電池，鋰聚合物電池相比鉛酸電池具有如下優(yōu)點(diǎn)：

3.重量體積輕巧：相同規(guī)格的電池組，鋰聚合物電池體積質(zhì)量?jī)H為鉛酸電池的1/3左右，大大的減輕了運(yùn)輸與搬運(yùn)工作的工作強(qiáng)度，使便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源更利于戶(hù)外安裝調(diào)試與維護(hù)作業(yè)。

4.超長(zhǎng)壽命：長(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，而鋰聚合物電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，綜合考慮，性能價(jià)格比為鉛酸電池的4倍以上。

5.使用安全：鋰聚合物電池完全解決了傳統(tǒng)鉛酸電池的安全隱患問(wèn)題，在75℃的極端測(cè)試環(huán)境下也不會(huì)產(chǎn)生任何腐蝕性揮發(fā)氣體有效的避免了因鉛酸蓄電池在高溫環(huán)境下?lián)]發(fā)的酸性氣體對(duì)電子設(shè)備造成的損害。

6.可大電流快速充放電。

7.本實(shí)用新型直流輸出部分采用具有防反插、防短路功能的快速連接裝置，徹底避免了因蓄電池組正負(fù)極反接而損害設(shè)備的情況發(fā)生。整個(gè)連接過(guò)程不需要使用其它任何工具，徒手操作即可

8.本實(shí)用新型采用先進(jìn)的自主研發(fā)的智能顯示儀表，該儀表以AVR系列單片機(jī)為核心微處理器，并配套電壓、電流監(jiān)測(cè)裝置與液晶顯示屏。通過(guò)與微處理器中存儲(chǔ)的鋰聚合物電池放電特性數(shù)據(jù)文件對(duì)比實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的電壓、電流等信號(hào)經(jīng)過(guò)程序計(jì)算成剩余電量與剩余放電時(shí)間等信息輸出至液晶顯示屏顯示，避免了以往臨時(shí)蓄電池組實(shí)際剩余容量不好判斷，剩余時(shí)間無(wú)法確定等弊端，解決了施工進(jìn)度節(jié)點(diǎn)難掌控的難題。

9.本實(shí)用新型采用鋰電池智能充電管理模塊，用于對(duì)鋰聚合物電池進(jìn)行恒流充電，并在充電完成后自動(dòng)關(guān)閉。做到無(wú)人值守智能充電。

5.3參數(shù)列表

參 考 文 獻(xiàn)

[1]郭炳焜的《鋰離子電池》. 中南大學(xué)出版社.2002

[2]侯繼江. EPON技術(shù)分析. 《電信技術(shù)》.2007（08）

[3]熊偉成. EPON技術(shù)及市場(chǎng)應(yīng)用. 《電信網(wǎng)技術(shù)》. 2007（02）

[4]李超.EPON上行接入中動(dòng)態(tài)帶寬分配算法研究.電子科技大學(xué).2006

[5]劉偉，黃燕輝，張曙光.工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)選型淺析. 電力行業(yè)信息化年會(huì)， 2013