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1、UPS电池组电池远程监测系统摘要：机场机房分布范围广、数量多，行业要求核心设备、机房均需配备 UPS电源，在市电中断后能够充当应急电源确保机房所有设备正常运行至少15分 钟。UPS电源由机头设备和蓄电池组组成，目前机头设备具备市电监测功能，蓄 电池组缺乏电池电压监测功能，导致维护人员不能及时发现欠压、漏液的电池， 致使整个电池组存在生产安全隐患。因此，我们在原有市电监测的基础上，对蓄 电池组电压采用数据采集的方式利用以太网实现远程实时监测。关键词：UPS电源，电池电压，数据采集，远程实时监测Abstract: The airport machine room is widely distrib
2、uted and has a large number. The industry requires that the core equipment and the machine room should be equipped with UPS power supply, which can act as an emergency power supply to ensure the normal operation of all equipment in the machine room for at least 15 minutes after the interruption of p
3、ower supply. The UPS power supply consists of the nose device and the battery string. Currently, the nose device provides the mains power monitoring function. The battery string lacks the battery voltage monitoring function. Therefore, on the basis of the original mains monitoring, we use data acqui
4、sition to realize the remote real-time monitoring of battery voltage using Ethernet.Keywords:UPS power supply, battery voltage, data acquisition, remote real-time monitoring引言随着“智慧通导”概念的推出，通导设备维护管理日趋自动化、智能化，通 导设备机房对UPS后备电源的稳定性和安全性也有了更高要求。聚焦电池组中单 块蓄电池性能参数的监控，基于数据采集原理在UPS机头电量监测的基础上增设 了单节电池电压的监测，设计了一套U
5、PS电池组电池远程监测系统。该系统会对 电池组中每节电池电压进行数据实时采集，借助机场现存信息点位将数据利用以 太网远程回传，供值班人员实时监测，及时准确的找出损坏或性能显著降低的单 节蓄电池，以降低故障电池对整个系统的损害，预防不安全事件的发生。1系统设计的需求分析结合日常设备维护中遇到的问题，设计的远程监测系统应满足以下需求：（1）完善监测功能：目前。PS机头设备对整组电池电量做了监测，而缺少 对单节蓄电池性能的判定。蓄电池具有低压低阻的特性，当有单节电池出现性能 下降，呈现高阻状态时就会影响整组电池的性能，因此单节电池性能监测非常必 要。（2）集中监控、统一管理：设备机房UPS电池组分布
6、在机场的多个点位， 最远的机房距机场直线距离40公里，给日常维护、换季保养带来了极大的不便， 因此远程监测系统具有极大优势。（3）实现自动化：电池组在放电维护过程中需维护人员手动测量每一节电 池电压，由于多数设备机房的电池柜电池组摆放紧密且空间狭小，操作时容易发 生万用表笔误触电池的打火事件。2设计监测系统方案（1）确定监测变量根据UPS设备的特性，最先测量的是电量数据（逆变后产生的三项电压、旁 路电流、容量等），其次测量环境的温度和湿度，最后测量电池组单节电池性能。 目前UPS机头设备提供了电量远程监测，机房也布放着温湿度传感器对温度、湿 度进行监测，缺失的环节是电池性能监测。根据蓄电池低压
7、低阻的特性与电池组的接线方式，首先排除电流的测量，电 流是由用电设备决定，不是固定值；其次排除内阻的测量，阻值本身非常低，缺 乏额定值做参考。最终选定测量电池电压，其一因为电池组是串联，出现故障后会发生短路，根据基尔霍夫电压定律机头反应的是整组电池的电压量，且是逆变 后的交流电压，交流量存在波动，且蓄电池是低压（12V），因此机头是无法反 馈单个故障电池；其二蓄电池故障多反应在电池电压上。（2）结构设计如图1使用2块DAM-3128（W）采集模块对蓄电池组中每节电池的电压数据 进行采集，利用串口服务器将数据接入以太网，最终通过上位机驱动软件对数据 进行实时采集监测。图1一组电池远程监测系统框图
8、设计（3）监测设备、工具的准备远程监测一组16节电池所需设备、材料名称数量单位备注DAM-3128（W）采集模块2块8路电压采集SC5021串口服务器2块RS485转以太网在前端采集电路实施之前，事先对测试环境的干扰因素进行排查。其一在设 备选取方面，首先考虑了浪涌电压这一因素，DAM-3128(W)采集模块前端加了光 耦(光电隔离)，将模块的前级电路和数据处理中心进行了分离；其二为了避免 电磁干扰，在接线时，将不用的通道进行了接地处理，可以有效的避免串扰。在接线时，和电池连接的一端，采用7u型接线端子配合电源线使用，避免 了接线时触电的风险，整个接线过程设备必须处于关机状态。采集模块和串口服
9、 务器之间的接线方式，应该遵循RS485信号的接线方式。最终前端采集设备可以 实现同时采集8路0-15V的电压信号，采样速率为50sps，分辨率为12位。（2）通信方案的实施采集前端使用RS485串口作为工业常用通信方式，由于传输距离有限，无法 实现远程通信和无线通信。因此在采集端搭配使用了 SC5021串口服务器，借助 以太网来实现远程通信，后期多点位通信，可以借助现有的交换机，方便改造升 级。（3）软件方案的实施设置上位机IP与串口服务器（192.168.1.x）在同一网段，在串口服务器的 驱动软件中将以Real COM Mode方式设置COM 口的映射关系，调试成功后便可在 采集模块上位
10、机驱动界面中看到两个通信端口，搜索采集设备便可以进行数据通 信。最终在采集模块的软件界面设置采集通道、量程、存盘方式等一系列操作。4系统功能测试4.1完整性的测试及结果对整个系统，从数据采集到通信方式，再到上位机软件展示，每个环节的功 能均进行单一测试：4.1.1数据采集端：将RS485信号直接连接到电脑，测试采集数据的准确性， 稳定性；4.1.2通信端：先验证RS485信号向以太网信号转化的过程，操作方式同软 件方案实施的过程相同；4.1.3软件端：将串口服务器驱动和数据采集模块驱动软件进行联调。最后 将采集、通信、软件三方面内容整体测试，整个系统可以完成电池性能的远程监 测，可将分布在场区
11、、飞行区、航站楼等区域内各个机房的蓄电池集中显示在值 班电脑上集中监控，节省了人力资源和时间。整体系统的实物接线如图2所示:图2系统实物接线图4.2稳定性的测试及结果在整个系统测试环节，选取了两块蓄电池，进行了一周不间断的数据采集，对采集的数据，从跳码、波形回查两个方面 检验设备运行期间是否会产生数据噪声，最终设备正常运行，无任何异常。4.3准确性的测试及结果在整个系统测试环节，将采集的数据分点位（时间）选取如图3所示，在相 同时间点位用万用表对电池参数进行同步测量如图4所示。通过数据比对，采集 模块的准确率高达99.8%。图3数据采集 的帮助维护人员掌握UPS蓄电池的实时状态，提高了电池组的
12、维护效率。此外， 电压自动采集功能的实现也避免了维护人员操作过程中触电、短路等不安全时事 件的发生，同时在原有监测功能上面增加继电器、蜂鸣器单元可实现数据异常报 警，也可对原有软件界面进行优化，形成自己特有的系统操作界面。整套系统后 期升级方便，应用范围广，具有极高的推广价值。图4万用表实测5结束语(2UPS电池组电池远程监 测系统的实现，完善了目前 机头设备的监测盲点，更好参考文献1侯春杰，关俊武，王天夫，马明，UPS电池远程检测技术的研究J.行业 应用与交流，2015,34(3):113-1202舒新，蓄电池检测系统研究与开发D.南京河海大学硕士学位论文， 20073段平安，蔡涛，成明，郭建萍，UPS蓄电池监测系统在无人值守平台的应 用J,电力自控，2019，38(11)： 76-794沈良恒，通信机房设备蓄电池远程监控系统J，电子技术与软件工程
