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1、成果上报申请书成果名称基于电源维护的智能专家系统成果申报单位 河南 省（自治区/直辖市）公司成果承担部门/分公司网络管理中心项目负责人姓名项目负责人联系电话和Email成果专业类别*通信电源所属专业部门*网络线条成果研究类别*网络解决方案省内评审结果*优秀关键词索引（35个）电源维护、蓄电池在线诊断、蓄电池组群、配组、容量测试、优化组合应用投资20万元产品版权归属单位 河南移动对企业现有标准规范的符合度：满足如果该成果来源于研发项目，请填写研发项目的年度、名称和类型（类型包括：集团重点研发项目、集团联合研发项目、省公司重点研发项目、其他研发项目），可填写多个：成果简介： 本成果提出了一种创新的
2、电源设备检测维护的思路及方法，建立了一套基于对蓄电池进行底端现场参数进行采集，并对蓄电池多参数（电压、电流、内阻、温度、时间等）进行综合分析诊断得到蓄电池容量，再进一步实现蓄电池重新配组的完整的系统。 该系统通过对相当数量基站的蓄电池组群（大量的蓄电池），进行实时的诊断分析，及时发现落后电池，同时对蓄电池相关参数实时进行动态分析，得出最优化的蓄电池配组组合结果。 本成果解决了长期以来电源维护工作的疑难问题及在蓄电池维护中更换蓄电池带来的不应有的浪费：1.该方法既避免冲突性的新旧蓄电池混用带来的整组电池性能加速劣化，又延长了蓄电池应有的使用寿命；2.避免了蓄电池组整组报废导致部分蓄电池强制早死的
3、现象，充分发挥蓄电池应有的使用寿命，减少由于蓄电池早期退出服役所带来的损失。3.大大减轻了人工配组带来的繁重工作量，配组精度也大为提高。省内试运行效果： 该项目在郑州、洛阳试点成功后目前正在全省进行推广。通过对郑州、洛阳试点机房、基站蓄电池进行试验，其电池性能分析精度达到设计要求，即通过蓄电池组监护模块对蓄电池特征参数浮充电压变化趋势、横向纵向比较，放电、充电的电压曲线记录，每节电池的内阻变化趋势、横向纵向比较等进行监测，并送入服务器的数据库中，由蓄电池专家诊断模型进行分析得出蓄电池性能/容量，较以往传统的定期进行人工核对性放电得到电池容量相比，蓄电池专家诊断模型是电池检测技术领域的一大创新，
4、可节省大量的人工核对性放电工作量，也避免了定期放电所带来的能量损耗。文章主体（3000字以上，可附在表格后）： 见下文基于电源维护的智能专家系统一、 成果简介电源是整个通信系统的“心脏”，电源维护中的关键设备是蓄电池组，蓄电池的健康状况是通信电源领域维护管理工作的重中之重，它是确保网络安全最致命的电源设备之一，是整个通信网络可靠性依赖的最后一个环节。目前河南移动现网所用的阀控式铅酸蓄电池（俗称“黑匣子”）是一个非常复杂的电化学体系，其性能和寿命取决于电池材料、工艺结构、运行环境等诸多因素，它不能象开口式铅酸蓄电池一样进行加液加酸、调整液面和密度、甚至更换栅板等方式进行维护，而是基于以下三个方面
5、的主要维护手段：1、保障蓄电池具有良好的运行环境，如浮充电压、环境温度、合理的充放电控制等，使蓄电池处于正常的运行状态，延长蓄电池使用寿命；2、对蓄电池的性能进行有效测试，掌握蓄电池的容量等性能状态，及时查找落后电池，发现隐患，处理解决；3、对发现的落后电池进行更换，当一组电池中有多节单体落后，则选择整组更换。面对河南移动全网近25000个基站的50000组120万只数量庞大的蓄电池组，若采用目前的维护方式，即人工测试电池的单体电压、电导（或内阻）、进行人工核对性放电试验查找落后电池、定位故障电池再对其进行更换的工作量可想而知。况且，现网的阀控式铅酸蓄电池，对25的温度指标要求异常严格，其运行
6、环境直接影响着蓄电池的寿命，而目前的偏远基站频繁停电现象十分普遍，环境温度无法满足，除导致蓄电池损坏严重外，蓄电池逐步失效也将成必然结果，而且测试困难，所以对电源设备维护的重心一直在蓄电池的监测上，尤其是对其容量的诊断。 如何替代电压法、电导（或内阻）法、核对性放电等繁杂的人工测试方法，诊断蓄电池的容量、发现故障电池以及如何更换才能更有效的挖掘蓄电池潜能、延长使用寿命，是一个必须面对的非常重要的研究课题，面对中国移动全网数量更为庞大的蓄电池群，其解决此类问题更迫在眉睫。为此，河南移动进行电源维护新型模式的研究，将以上传统维护方式、思路、想法进行整合，提炼、开发、集成新产品，替代传统维护方式，减
7、少人工成本，即开发投运基于电源维护的智能专家系统。同时，受中国移动集团总部委托，河南移动在工信部召开的三个通信运营商会议上，代表中国移动进行现代通信电源维护管理经验谈专题发言，得到工信部科技司马民处长及与会专家的一致好评。本成果提出了一种创新的电源设备检测维护的思路及方法，建立了一套基于对蓄电池进行底端现场参数进行采集，并对蓄电池多参数（电压、电流、内阻、温度、时间等）进行综合分析诊断得到蓄电池容量，再进一步实现蓄电池重新配组的完整的系统。该系统通过对相当数量基站的蓄电池组群（大量的蓄电池），进行实时的诊断分析，及时发现落后电池，同时对蓄电池相关参数实时进行动态分析，得出最优化的蓄电池配组组合
8、结果。本成果解决了长期以来电源维护工作的疑难问题及在蓄电池维护中更换蓄电池带来的不应有的浪费：1.该方法既避免冲突性的新旧蓄电池混用带来的整组电池性能加速劣化，又延长了蓄电池应有的使用寿命；2.避免了蓄电池组整组报废导致部分蓄电池强制早死的现象，充分发挥蓄电池应有的使用寿命，减少由于蓄电池早期退出服役所带来的损失。3.大大减轻了人工配组带来的繁重工作量，配组精度也大为提高。二、 技术方案对电源采用智能化维护的技术实现方案，必须基于以下两个必要条件： 、开发具备完善功能的蓄电池组在线监测装置。在蓄电池的运行过程中，能对电池的运行参数，如电压、内阻、电流、温度、运行时间等反映蓄电池性能的关键参数进
9、行准确检测。同时，装置应具有多重自适应的在线维护功能，可根据不同的失效类型，启动针对性的在线维护，修复或延长蓄电池的使用时间。 、研究具备蓄电池性能分析专家诊断方法。该方法是指通过基于蓄电池电压离散性的变化、蓄电池内阻的变化、温度的影响、运行时间的影响等多个反映蓄电池性能的参数作为人工神经网络的输入，经过已学习生成的专家库的综合评判，输出各电池的容量、寿命预估等，并以此给出对各蓄电池的操作维护建议，得出的结果应更符合蓄电池本身的状态。在以上两个条件实施的基础上，该项目的预期目标是开发一套基于电源维护新型模式的智能专家维护及优化组合系统软件，通过对各种类型阀控蓄电池的大量数据积累，运用波形识别技
10、术对蓄电池进行动态分析，挑选出落后电池或对到期蓄电池组进行性能一致性的挑选，进一步优化组合重新配组，最大限度的进行资源的利用。此外，对新入网的蓄电池组，也可以采用一些专用设备（如蓄电池核容试验用恒流放电仪、万用表、内阻/电导仪）得到蓄电池投运前的配组特征参数（单节电池的开路电压、内阻、充/放电曲线等），将这些参数导入(或人工输入)至本项目系统软件中的配组优化模块，即可筛选出配组不合格的单体电池，实现蓄电池组投运前的综合参数测试，使得投入运行的电池组性能的一致性，从根本和源头上得到保证和提高，减少后续出现对落后电池更换的成本。 方案的具体实现过程描述如下：系统技术方案框架图通过现场蓄电池组监护模
11、块采集多基站下多组蓄电池的数据，经网络进入到远程计算机系统，使用蓄电池在线诊断软件实时诊断蓄电池的性能情况，并在WEB显示蓄电池性能（容量）状况以及蓄电池的各项实时运行参数（电压、电流、温度、内阻）数据以及各项历史数据（放电、充电记录；内阻变化趋势、横向纵向比较；电池运行过程报警、过压欠压；蓄电池组监护模块维护功能开启记录）等，在PC机上可以远程查看数据。当出现两个或两个以上蓄电池组中分别有个别蓄电池落后失效或其它情况需要更换时，蓄电池组组合优化方法通过分析蓄电池的性能情况，结合单体蓄电池实时数据以及历史数据，并考虑基站地域分布等多重因素后，该方法（软件系统）通过计算机综合分析匹配，得出可继续
12、使用的最佳匹配的蓄电池组合结果。输出最优、最经济的蓄电池组组合方案，通过WEB显示最终配组结果，挑选出可配组的各节电池。维护管理人员可直接按照计算机综合配组优化方案来进行各基站蓄电池组的组合以及更换工作。 通过网络方式进行基站蓄电池集中管理、实时监控，将现场蓄电池的各项特征参数远程传输到系统服务器上，再经计算机配组优化软件进行自动分析，得出蓄电池配组优化方案，取代了原先落后的人工挑选配组方案（即通过人工将蓄电池进行核对性放电来获取电池容量，再通过人工分析来进行蓄电池配组的办法），减少了原先人工进行配组的巨大工作量以及单一参数（仅仅是容量这一个参数或内阻）带来的配组方案的不合理性，而是通过蓄电池
13、监护模块获取完整的蓄电池特征参数（浮充电压变化趋势、横向纵向比较；放电、充电的电压曲线记录；每节电池的内阻变化趋势、横向纵向比较等），再由计算机配组优化软件根据数据库中的上述特征参数，自动分析得出最优、最经济的蓄电池组组合方式，不仅减少了巨大的人工作业量，还能使准确度大为提高；既减少了更换新的蓄电池组，又避免了新旧蓄电池混用，充分延长蓄电池组的使用寿命，最终达到降低消耗，节能减排的效果。本方案的关键技术：要实现项目要求的在线实时的数据分析、诊断及配组功能，其关键技术点描述如下： 具有一定精度的、综合的前端数据采集，对于系统的实现非常重要 本次项目中，我们采用了一种具有电压、电流、温度以及内阻测
14、试功能的蓄电池数据采集终端，其精度是保证蓄电池容量诊断精度和配组一致性的首要条件。若蓄电池监测设备采集精度、稳定性不高，将使得实际使用中经常发生数据严重不准确，甚至误告警的现象，当然也就不可能做到对蓄电池性能的有效监测和分析诊断了。 在实时在线的配组系统中，必须整合有蓄电池性能的诊断功能如前所述，电源维护的重点在于对蓄电池性能的准确分析诊断，同样，决定一节蓄电池更换与否，也取决于对蓄电池性能的准确分析诊断。本项目中，我们采用了蓄电池专家诊断分析方法，通过对蓄电池浮充电压的离散度、内阻以及变化、温度、充放电曲线、运行时间等数据的分析，并采用模糊理论和神经网络等技术，对数据进行聚类分析，实现对在线
15、运行的蓄电池性能的分析诊断，得出蓄电池实时容量值，作为判断落后电池的依据，也是蓄电池需要更换维护的依据。 在蓄电池运行中实时采用曲线弥合和多参数比对的配组技术以往离线的蓄电池核对性放电容量测试和内阻测试的配组方法，没有考虑到蓄电池性能一致性表达的复杂性。蓄电池性能的一致性，不是简单的内阻一样或容量一样即可，而是需从运行电压以及变化、内阻、充放电曲线、温度特性、静止开路电压、使用时间等等一系列的参数的一致性考虑。 由于是实时在线的数据监测，所以完全可以监测到每个蓄电池长时间的运行数据，如运行电压以及变化、内阻、充放电曲线、温度特性（如有采集）、静止开路电压（如有采集）、使用时间等等，这样就可以对
16、所有的参数进行比较，达到所有数据的尽可能匹配，对需要配组的蓄电池所呈现的曲线进行曲线弥合或识别的技术，保证所配组后的电池具有比较相近的运行曲线；这样的配组是人工难以实现的，其配组的一致性当然也是最理想的。 详细技术内容介绍： 完善功能的蓄电池组在线监测装置本项目开发蓄电池组在线监护模块BMM，在线监测电池单体电压、整组电压、电流、温度、内阻等所有运行参数，通过通信接口实现数据接入远程数据系统。测试精度要求高，比如采用“四线制”方式测试电池内阻，避免了蓄电池连接线阻的影响，同时测试是固定的，保证了测量精度，减少了人工测试的误差。四线制测试示意图如下：具备在线维护功能：蓄电池平时在线运行过程中的最
17、大问题由于蓄电池生产过程中材料、工艺等的非一致性，导致了单体电池性能参数的非一致性，比如：每个单体电池并没有按理想设定的浮充电压（2.25V）在充电！在“阀控式铅酸蓄电池组监护模块”内嵌了蓄电池分析的数学模型，通过对电池电压及电压离散度和内阻等参数的变化分析，判断目前蓄电池处于的状态。当得出蓄电池处于欠充或过充状态时，设备将自动启动维护程序，在线对蓄电池进行电压均衡调节充电。简单来说，即通过“蓄电池组监护模块BMM”即可实现蓄电池现场在线维护功能：1）对确认过充的电池，予以在线电压均衡，使其回到正常浮充状态。2）对确认欠充的蓄电池，予以在线补充电，使其回到正常浮充状态。 蓄电池在线诊断技术-蓄
18、电池性能分析专家诊断方法在本项目中，我们采用了蓄电池在线诊断技术，利用模糊理论和神经网络技术对蓄电池电压、温度、电流、内阻等实时数据进行关联分析，利用蓄电池浮充电压离散度模型，提出了具有自适应学习能力的蓄电池性能分析专家诊断方法：1）构建由产生式表达的诊断分析知识库和评判与操纵处理规划库，是蓄电池性能分析专家诊断方法用于判断的基础，是蓄电池各种实时历史数据与蓄电池性能的特征关系，通过不断的学习、越来越多不同品牌蓄电池组的应用、越来越多不同环境的应用等等，此专家库越来越庞大，更能适用不同品牌以及不同应用环境下的蓄电池组；2）开发了基于前向推理方式的诊断分析和评判处理引擎，即可对蓄电池各种实时历史
19、数据进行特征参数处理，使用上述的专家库，综合分析出蓄电池性能情况。蓄电池性能分析专家诊断方法实时、多角度地对阀控式铅酸蓄电池性能进行评判，输出各蓄电池的容量、寿命预估等，给出对各蓄电池的操作维护建议。蓄电池在使用过程中，存在一个由好变坏的复杂过程。而现有的蓄电池性能测试评判方法，都是以某一时刻、从单一的角度、并运用单一的方法来评判蓄电池的性能，无法对蓄电池容量和性能进行便捷、有效、准确测量。阀控式铅酸蓄电池是一个将化学能转化成电能的复杂的电化学体系，其寿命和性能受到电极材料、工艺、活性物质的变化、运行状态等诸多因素的影响。如正极板的腐蚀、负极板的硫酸盐化、电解液的变化，都是蓄电池容量下降的因素
20、，也都会导致极化电位的变化和电池内阻的变化，在浮充状态下就会反映出浮充电压的变化，通过大量的蓄电池历史与测试数据，发现这种变化可以用浮充电压离散度表示，其与蓄电池容量的相关性最强，为此，建立了蓄电池浮充电压离散度和容量相关性的模型。在上述大量数据的基础上，建立了可还原以投运几年后蓄电池初始内阻的方法，通过分析蓄电池内阻相对自身变化对蓄电池容量的关系，建立了蓄电池内阻相对自身变化和容量相关性的模型。通过对蓄电池历史充放电曲线的分析，通过运行以来充放电曲线相对初始充放电曲线的趋势变化，建立了充放电数据和容量相关性的模型。通过结合充放电曲线的趋势变化、标准充放电曲线以及蓄电池浮充情况下的性能情况，使
21、在放电过程中，实时输出蓄电池本身的容量情况、蓄电池剩余容量情况，结合当前放电电流，输出剩余放电时间。本项目中的蓄电池性能分析专家诊断通过对大量的蓄电池电压、温度、电流历史数据以及实验数据的分析，提取特征参数，利用神经网络技术建立各种电池电压状态下模型专家库。如下图a所示。图a、模型专家库建立示意图人工神经网络具有自适应学习的功能，当阀控式密封铅酸蓄电池进行了全容量或半容量核对性放电测试时，网络将自动更换学习样本，重新学习训练，形成一种新的评判体系。专家库通过不断的学习，使系统能够诊断不同的电池运行环境及不同电池品牌的阀控式密封铅酸蓄电池性能。在蓄电池运行过程中，利用上述各种模型计算方法对蓄电池
22、组中的每节蓄电池的电压内阻、电流等数据进行数据分析，蓄电池性能分析专家诊断方法利用蓄电池浮充离散度的理论对电池浮充电压数据进行计算，综合分析获得单节电池相对自身浮充电压的离散度变量、单节电池相对整组电池浮充电压的离散度变量，获得单节电池相对自身内阻的变化，获得单节电池均充特征参数以及放电特征参数。在对蓄电池性能进行实施诊断时，采集蓄电池电压、温度、电流数据，提取特征参数，输入专家库，进入神经网络进行运行，得到蓄电池性能预测值，如图b 所示。图 b： 蓄电池性能分析专家诊断过程通过蓄电池性能预测值来诊断蓄电池性能，如图c所示，实时呈现运行蓄电池的实时容量值，也可以非常明显的发现落后蓄电池，无需进
23、行人工核对性放电，即可比较准确的得知蓄电池的性能情况。图 c ： 蓄电池性能预测值图对阀控电池的健康状态实现有效的监测，及时发现失效或落后的电池，对可能的失效电池进行预测、做出维护指导，预防突发事故的发生，同时减少盲目的测试检修，减小误差，准确判断，实现蓄电池全面的在线监护。同时，蓄电池诊断系统除通过数据分析得出蓄电池组的容量外，也为蓄电池的配组提供了数据基础和平台。 一种新型维护的优化组合方法本成果是一种多基站蓄电池组群的优化组合方法（包括两组或以上蓄电池组）。具体来说，就是在多基站蓄电池组群运行过程中，通过使用蓄电池在线诊断模型，实时诊断蓄电池的性能情况，当出现两个或两个以上蓄电池组中分别
24、有个别蓄电池落后失效或其它情况需要更换时，该方法通过分析蓄电池的性能情况，结合单体蓄电池实时数据以及历史数据、考虑基站地域分布等多重因素(基站地域分布可转化为具体参数，如采用传输网拓扑图转化基站间的距离值这一具体数据)，该方法采用计算机综合参数分析匹配，得出可继续使用的最佳匹配的蓄电池组合结果，输出最优、最经济的蓄电池组组合方案，按照给出方案进行蓄电池组的组合以及更换。现有技术缺陷：A.核对性放电组合法：通过对一些可能需要更换的蓄电池组进行核对性放电，判断出落后蓄电池，对剩余的进行重新配组。前期无法准确知道哪些蓄电池需要更换，核对性放电耗时久，工作量巨大。B.内阻/电导组合法：通过对一些可能需
25、要更换的蓄电池组进行内阻/电导测量，判断出落后蓄电池，对剩余的进行重新配组。前期无法准确知道哪些蓄电池需要更换，内阻/电导测量经验证明与蓄电池容量并没有很强的相关性，无法准确判断出落后蓄电池，造成很大的浪费。本方法解决的技术问题：可在不需要进行人工核对性放电情况下，通过已有的诊断技术，预估出蓄电池的性能情况，结合单体蓄电池实时数据以及历史数据，考虑基站地域分布等多重因素，实时在线通过计算机综合分析匹配，得出可继续使用的最佳匹配的蓄电池组合结果。输出最优、最经济的蓄电池组组合方案。同时也填补了该领域的技术实现空白。减少原先要进行配组的最大工作量以及不必要的浪费，通过最小工作量实现最优、最经济的蓄
26、电池组组合方式，既可以减少更换新的蓄电池组，又可避免新旧蓄电池混用，充分延长蓄电池组的使用寿命，达到降低消耗，节能减排的作用。由于是在线数据的监测，所以完全可以监测到每个蓄电池长时间的运行数据，如运行电压以及变化、内阻、充放电曲线、温度特性（如有采集）、静止开路电压（如有采集）、使用时间等等，这样就可以对所有的参数进行比较，达到所有数据的尽可能匹配，这样的配组是人工难以实现的，其配组的一致性当然也是最理想的。在配组软件中，采用了二个新的技术：a) 采用在线监测、采集每个蓄电池电池电压的变化曲线，包括充放电曲线，对需要配组的蓄电池所呈现的曲线进行曲线弥合或识别的技术，保证所配组后的电池具有比较相
27、近的运行曲线；b) 采用了多参数比对的技术，使配组后的蓄电池，在各项参数中尽可能的相近。显然，通过这样的配组技术，不仅仅减少了工作量，也极大的保证了配组后蓄电池的一致性。其实现的关键技术是基于不同权重下的多参数的比对，以及对运行曲线和充放电曲线进行曲线弥合或识别的技术，最终得到相近性能的蓄电池组合方案，所实现的结果可通过WEB方式查询、输出。蓄电池组组合优化方法框架图如下：当出现两个或两个以上蓄电池组中分别有个别蓄电池落后失效或其它的情况需要更换时，蓄电池组组合优化方法通过蓄电池组组合优化的各项参数（如：蓄电池性能情况、蓄电池电压（实时/历史数据）、蓄电池内阻（实时/历史数据）、运行年限、工作
28、环境/方式、蓄电池品牌、基站地域分布以及其他一些情况，进行综合分析匹配，得出可继续使用的最佳匹配的蓄电池组合结果。实现最优、最经济的蓄电池组组合方案，可通过WEB显示最终结果，并可按照给出方案进行蓄电池组的组合以及更换。蓄电池组合优化以及人工更换流程完整框图如下：三、 实施效果河南公司研究的“基于电源维护的智能专家系统”，在洛阳、郑州试点后，在全省进行了推广，结果取代了原先落后的人工挑选配组方案（即通过人工将蓄电池进行核对性放电来获取电池容量，再通过人工分析来进行蓄电池配组的办法），减少了原先人工进行配组的巨大工作量以及单一参数（仅仅是容量这一个参数或内阻）带来的配组方案的不合理性，而是通过蓄
29、电池监护模块获取完整的蓄电池特征参数（浮充电压变化趋势、横向纵向比较；放电、充电的电压曲线记录；每节电池的内阻变化趋势、横向纵向比较等），再由计算机配组优化软件根据数据库中的上述特征参数，自动分析得出最优、最经济的蓄电池组组合方式，不仅减少了巨大的人工作业量，还能使准确度大为提高；既减少了更换新的蓄电池组，又避免了新旧蓄电池混用，充分延长蓄电池组的使用寿命，也将带来铅酸蓄电池生产资源、环境消耗的减少，最终达到降低消耗，节能减排的效果，产生极大的综合社会效益。四、 主要创新点本研究方案提出了一种创新的电源设备检测维护的思路及方法，建立了一套基于对蓄电池进行底端现场参数进行采集，并对蓄电池多参数（
30、电压、电流、内阻、温度、时间等）进行综合分析诊断得到蓄电池容量，再进一步实现蓄电池重新配组的完整的系统。 其主要技术创新点如下：（一）、思路创新：开发蓄电池在线诊断技术-蓄电池性能分析专家诊断方法由于河南移动乃至全国电源业界目前均采用传统的维护方式，即人工测试电池的单体电压、电导（或内阻）、进行人工核对性放电试验查找落后电池、定位故障电池再到对其进行更换的工作量非常巨大，那么，要想解决这一焦点、难点问题及人员矛盾，只有从思路上考虑增加相应的底端硬件采集设备，进行软件功能开发，建立一套基于对蓄电池底端现场参数进行采集，并对蓄电池多参数（电压、电流、内阻、温度、时间等）进行整合、综合分析、实时诊断
31、得到蓄电池的容量，再进一步实现蓄电池重新配组的完整的系统。（二）、模糊理论和神经网络等技术的开发电源维护的重点在于对蓄电池容量性能的准确分析诊断，同样，决定一节蓄电池更换与否，也取决于对蓄电池性能的准确分析诊断。本项目中，我们采用了蓄电池专家诊断分析方法，通过对蓄电池浮充电压的离散度、内阻以及变化、温度、充放电曲线、运行时间等数据的分析，并采用模糊理论和神经网络等技术，对数据进行聚类分析，实现对在线运行的蓄电池性能的分析诊断，得出蓄电池实时容量值，作为判断落后电池的依据，也是蓄电池需要更换维护的依据。 （三）、曲线弥合和多参数比对的配组技术以往离线的蓄电池核对性放电容量测试和内阻测试的配组方法
32、，没有考虑到蓄电池性能一致性表达的复杂性。蓄电池性能的一致性，不是简单的内阻一样或容量一样即可，而是需从运行电压以及变化、内阻、充放电曲线、温度特性、静止开路电压、使用时间等等一系列的参数的一致性考虑。 由于是实时在线的数据监测，所以完全可以监测到每个蓄电池长时间的运行数据，如运行电压以及变化、内阻、充放电曲线、温度特性（如有采集）、静止开路电压（如有采集）、使用时间等等，这样就可以对所有的参数进行比较，达到所有数据的尽可能匹配，对需要配组的蓄电池所呈现的曲线进行曲线弥合或识别的技术，保证所配组后的电池具有比较相近的运行曲线；这样的配组是人工难以实现的，其配组的一致性当然也是最理想的。 （四）
33、、基于前向推理方式的诊断分析和评判处理引擎的开发，多数据模型的建立蓄电池在使用过程中，存在一个由好变坏的复杂过程。而现有的蓄电池性能测试评判方法，都是以某一时刻、从单一的角度、并运用单一的方法来评判蓄电池的性能，无法对蓄电池容量和性能进行便捷、有效、准确测量。阀控式铅酸蓄电池是一个将化学能转化成电能的复杂的电化学体系，其寿命和性能受到电极材料、工艺、活性物质的变化、运行状态等诸多因素的影响。如正极板的腐蚀、负极板的硫酸盐化、电解液的变化，都是蓄电池容量下降的因素，也都会导致极化电位的变化和电池内阻的变化，在浮充状态下就会反映出浮充电压的变化，通过大量的蓄电池历史与测试数据，发现这种变化可以用浮
34、充电压离散度表示，其与蓄电池容量的相关性最强，为此，建立了蓄电池浮充电压离散度和容量相关性的模型。在大量数据的基础上，建立了可还原以投运几年后蓄电池初始内阻的方法，通过分析蓄电池内阻相对自身变化对蓄电池容量的关系，建立了蓄电池内阻相对自身变化和容量相关性的模型。通过对蓄电池历史充放电曲线的分析，通过运行以来充放电曲线相对初始充放电曲线的趋势变化，建立了充放电数据和容量相关性的模型。通过结合充放电曲线的趋势变化、标准充放电曲线以及蓄电池浮充情况下的性能情况，使在放电过程中，实时输出蓄电池本身的容量情况、蓄电池剩余容量情况，结合当前放电电流，输出剩余放电时间。在蓄电池运行过程中，利用上述各种模型计
35、算方法对蓄电池组中的每节蓄电池的电压内阻、电流等数据进行数据分析，蓄电池性能分析专家诊断方法利用蓄电池浮充离散度的理论对电池浮充电压数据进行计算，综合分析获得单节电池相对自身浮充电压的离散度变量、单节电池相对整组电池浮充电压的离散度变量，获得单节电池相对自身内阻的变化，获得单节电池均充特征参数以及放电特征参数。五、 应用和推广情况该项目在郑州、洛阳试点成功后目前正在全省进行推广。通过对郑州、洛阳试点机房、基站蓄电池进行试验，其电池性能分析精度达到设计要求，即通过蓄电池组监护模块对蓄电池特征参数浮充电压变化趋势、横向纵向比较，放电、充电的电压曲线记录，每节电池的内阻变化趋势、横向纵向比较等进行监
36、测，并送入服务器的数据库中，由蓄电池专家诊断模型进行分析得出蓄电池性能/容量，较以往传统的定期进行人工核对性放电得到电池容量相比，蓄电池专家诊断模型是电池检测技术领域的一大创新，可节省大量的人工核对性放电工作量，也避免了定期放电所带来的能量损耗。通过计算机配组分析软件对区域基站的落后电池自动挑选，替代了原先人工放电来挑出容量相近的电池进行配组的办法，既减轻了繁重的工作量，也较原先的单一容量参数配组方案更为准确。受集团总部委托，在工信部召开的三个通信运营商会议上，代表中国移动进行现代通信电源维护管理经验谈专题发言，得到工信部科技司马民处长及与会专家的一直好评。目前已将该成果方案发往海南、安徽、广
37、西等部分省公司，并建议逐步替代目前全网对传统仪表电导仪等的采购应用。六、经济效益 单位：万元（人民币）项目总投资额回收期（年） 栏目年份销售额新增利润新增税收创收外汇（美元）节支总额电池电压采集模块费用2250万元电导（内阻）测试仪表费用162万蓄电池放电容量测试仪费用918万人工维护成本费用937.5万元优化配组模块5600万元由于传统的对电源设备的维护需要人工测试单体电池电压、温度、测量电导（或内阻）、进行人工核对性放电试验获取电池容量，进行人工综合分析多参数才能获取配组条件，通过对多基站蓄电池组群进行在线专家诊断和优化组合方法后，其节约的维护仪表费用及人工成本保守测算如下：1、一个基站的
38、蓄电池电压采集模块（包括万用表）投资费用： 每台蓄电池检测模块BMM3000元，同时节约原来的蓄电池单体电压测试仪表每台1200元，则实际增加投入1800元，分4年完成，则：250002（每个站2组）/4（年）1800元=2250万元2、电导内阻测试仪表费用：一个分公司目前蓄电池电导测试仪按照2台配置，费用约为4.5万2=9万，则全省18个分公司的本项投资总费用约为：9万18=162万 3、蓄电池放电容量测试仪费用：一个分公司目前蓄电池放电容量测试仪按照3台配置，费用约为17万3=51万，则全省18个分公司的本项投资总费用约为：51万18=918万4、人工维护成本费用：全省25000个基站的5
39、0000组电池，若进行人工测试电池电压、内阻、温度、进行核对性放电等工作量，人工维护成本约为：全省按每年减少6250个基站核对性放电计算，每个站1500元计算，节约人工： 0.15万6250=937.5万5、优化配组模块：可节约电池采购资金约5000多万元根据统计数据，在目前基站工作工况下，电池的实际平均使用寿命约为5年左右，目前河南移动全网近25000个基站的50000组120万只电池，就意味着每年将要淘汰约30万只电池，参考目前集团集采的电池平均价，按单只1000 Ah容量测算，将需要约4亿元左右来用来更换新电池。根据统计数据，若对实际被更换容量尚可的电池进行重新配组，保守估计采用配组方法
40、可以使得部分的电池继续使用，即有15万只电池可以继续利用，按照继续使用1年的时间来计算，那么经进一步推算，这样至少可以减少更换电池近3万节，可节约电池采购资金约5000多万元，经济效益非常可观。6、以上多项费用节约总额 ： 通过采用智能化的电源维护专家系统方法后，则不再需要进行人工测试单体电池电压、温度、测量电导（或内阻）以及进行人工核对性放电试验获取电池容量、进行人工综合分析多参数进行电池配组等，所以，不再需要配置电池电压采集模块、电导仪、电池容量测试仪等维护仪表，加之节约的人工维护成本，则节约的经济效益为：162万+918万+937.5万+5600万2250万=5367.5 万元 经济效益
41、非常可观！七、 社会效益本系统方案提出了一种新型的智能专家系统技术和相关软硬件系统。当基站出现蓄电池落后失效的情况需要更换时，该方法可以及时发现落后电池，并对众多蓄电池组自动进行重新优化组合，得出新的蓄电池组组合方式，使维护管理人员对蓄电池的维护不仅仅是监测和发现落后蓄电池，而是变被动维护为主动的维护方式，可避免新旧蓄电池混用，大大提高蓄电池运行性能的一致性，充分延长蓄电池组的使用寿命，达到降低消耗，节能减排的作用。通过对郑州、洛阳试点机房、基站蓄电池进行试验，其电池性能分析精度达到设计要求，即通过蓄电池组监护模块对蓄电池特征参数浮充电压变化趋势、横向纵向比较，放电、充电的电压曲线记录，每节电
42、池的内阻变化趋势、横向纵向比较等进行监测，并送入服务器的数据库中，由蓄电池专家诊断模型进行分析得出蓄电池性能/容量，较以往传统的定期进行人工核对性放电得到电池容量相比，可节省大量的人工核对性放电工作量，也避免了定期放电所带来的能量损耗，蓄电池专家诊断模型是电池检测技术领域的一大创新，填补了业界空白。通过计算机配组分析软件对区域基站的落后电池自动挑选，替代了原先人工放电来挑出容量相近的电池进行配组的办法，既减轻了繁重的工作量，也较原先的单一容量参数配组方案更为准确。由于参与实验的基站的蓄电池情况都较好，没有落后电池，所以配组软件有配组结果输出但不需要进行蓄电池配组调整。该研究结果取代了原先落后的
43、人工挑选配组方案（即通过人工将蓄电池进行核对性放电来获取电池容量，再通过人工分析来进行蓄电池配组的办法），减少了原先人工进行配组的巨大工作量以及单一参数（仅仅是容量这一个参数或内阻）带来的配组方案的不合理性，而是通过蓄电池监护模块获取完整的蓄电池特征参数（浮充电压变化趋势、横向纵向比较；放电、充电的电压曲线记录；每节电池的内阻变化趋势、横向纵向比较等），再由计算机配组优化软件根据数据库中的上述特征参数，自动分析得出最优、最经济的蓄电池组组合方式，不仅减少了巨大的人工作业量，还能使准确度大为提高；既减少了更换新的蓄电池组，又避免了新旧蓄电池混用，充分延长蓄电池组的使用寿命，也将带来铅酸蓄电池生产资源、环境消耗的减少，最终达到降低消耗，节能减排的效果，产生极大的综合社会效益。
