基于載波通信的蓄電池組運行狀態監測系統設計

摘要：蓄電池組作為能量存儲和供應的關鍵組件，其運行狀態的穩定性和效率直接關系到整個系統的性能和壽命。在實際應用中，蓄電池組的運行管理面臨著一系列挑戰，因此，為克服這些挑戰，實現蓄電池組的高效、安全運行，現提出基于載波通信的蓄電池組運行狀態監測系統設計。首先，對基于載波通信的蓄電池組運行狀態監測系統的硬件進行設計，將傳感器采集的數據通過載波通信網絡傳輸到上層管理軟件。其次，對基于載波通信的蓄電池組運行狀態監測系統的軟件進行設計，通過設置蓄電池組狀態監測模塊、設置蓄電池組測試管理模塊兩部分。測試結果表明：系統能夠實時監測蓄電池組的運行狀態，可以自動采集蓄電池組的數據，并通過載波通信技術將數據傳輸到主控設備進行存儲和分析。

關鍵詞：載波通信蓄電池組監測系統運行狀態監測

中圖分類號：D26.4文獻標識碼：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

隨著科技的飛速發展，蓄電池組在各領域中的應用日益廣泛，從電動汽車、可再生能源系統到數據中心和通信基站等，其重要性不言而喻。首先，由于電池組內部復雜的電化學反應和外部環境因素的影響，電池組的性能會逐漸下降。其次，傳統的電池組監測方法通常依賴于定期的人工巡檢或簡單的電壓、電流監測，這不僅效率低下，而且難以及時準確地發現潛在問題。基于載波通信的蓄電池組運行狀態監測系統正是為了解決這一問題而設計的。根據硬件架構和功能需求，開發相應的軟件程序，包括系統管理軟件和上層管理軟件。載波通信技術利用現有的電力線路作為傳輸介質，無須額外鋪設通信線纜。通過將傳感器節點分布在電池組的各個關鍵部位，實時監測電池的各項參數，并通過載波通信將數據上傳至中央處理單元進行分析和處理，可以實現對蓄電池組運行狀態的全面、準確監測[1]。

1系統硬件設計

這些硬件包括蓄電池組運行狀態監測裝置、控制節點主機等廠站端設備，以及服務器主機和客戶端主機等用于部署系統上層管理軟件功能的設備。依據以上系統需求，則該系統的硬件結構如圖1所示[2]

該系統通過在蓄電池組中安裝傳感器和通信模塊，將傳感器采集的數據通過載波通信網絡傳輸到上層管理軟件，實現對蓄電池組運行狀態的實時監測和故障預警[3]。

2系統軟件功能設計

2.1設置蓄電池組狀態監測模塊

在對電池狀態監控模塊進行功能邏輯的設計時，將其劃分為兩個部分：前端聯動反應的處理與后臺監控數據的接收[4]。蓄電池組的剩余容量是其當前狀態下可用的電量，通常用電池荷電狀態（SOC）來表示。表達式如下：

客戶端通過WinForm表單實現對電池狀態監控數據的瀏覽，需要對蓄電池組設備的信息進行查詢、修改，因此通用的平臺來實現這些操作。監控裝置的信息劃分為三類，即蓄電池組信息、通信模式以及數據庫設定[5]。

若采用前置機或串口服務器等通信方法，則了解這些設備的IP地址和服務端口號[6]。在蓄電池組運行狀態監測系統的數據庫中，存儲著監測設備的運行參數，數據庫中的詳細信息數據如下表[7]。

2.2設置蓄電池組測試管理模塊

蓄電池組放電管理根據蓄電池組管理員所選定的蓄電池組編號，以及在運行接口上提交的放電時間極限、放電容量極限等，將蓄電池的放電命令發送到電廠端，將現場試驗反饋信息顯示出來，并將放電數據存入數據庫。

蓄電池組測試管理的內部邏輯流程為：蓄電池組管理員通過客戶端接口提交測試管理請求，中間TCP/IP通信，服務器與廠站kk2ZMLaVzVn6t3EcAAffQw==端現場控制節點間的測試指令發送，接收結果反饋，報文回傳等步驟。蓄電池組測試報文的各項類型如表2所示。

3實驗測試與分析

3.1實驗測試目的

載波通信在蓄電池組運行狀態監測中應用實驗，旨在驗證系統的功能和性能，評估載波通信的可行性，探索應用場景，并發現和解決潛在問題。實驗結果將為系統優化和推廣提供支持。對基于載波通信的蓄電池組運行狀態監測系統進行測試分為兩個階段，本文選擇第二階段對該監測系統測試。

3.2系統功能測試

在實驗中，蓄電池組由多個蓄電池串聯組成，每個鉛酸蓄電池的規格為2V100Ah。實驗各項參數如表3所示。

基于該實驗環境參數，選擇對該系統的數據檢測模塊中的蓄電池組剩余容量測試，結果如表4所示。

依據上述得出，該系統能夠實時監測蓄電池組的運行狀態，并通過載波通信技術將數據傳輸到主控設備進行分析。因此，基于載波通信的蓄電池組運行狀態監測系統的系統功能測試結果良好。

4結語

在本次基于載波通信的蓄電池組運行狀態監測系統的設計中，成功地實現一種高效、可靠的監測方法，旨在提高蓄電池組的運行效率和延長使用壽命。該系統利用載波通信技術，實現對蓄電池組運行狀態的實時監測和數據傳輸，為維護和管理提供了強有力的支持。本設計的核心部分是采用多傳感器節點對蓄電池組進行分布式監測，通過無線通信方式將各個節點的監測數據匯集到主控制器。主控制器對收集到的數據進行處理和分析，提取出關鍵的電池參數，并根據這些參數評估電池組的整體運行狀態。此外，系統還集成了故障診斷和預警功能，在發現異常情況時及時發出警報，有效地預防潛在的故障和延長電池的使用壽命。在實現過程中，注重系統的可擴展性和靈活性，以便適應不同規模和需求的電池組監測。

參考文獻

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