[发明专利]一种基于WLAN技术的变电站蓄电池组状态采集装置

摘要

本发明提供一种基于WLAN技术的变电站蓄电池组状态采集装置，涉及变电站蓄电池组状态采集技术领域。该采集装置包括开关电源、MCU核心模块、UART串行总线、数据WLAN无线采集模块、4G网络通讯模块和人机交互模块，是整个变电站电池组在线状态监测系统的一个关键现场装置，负责变电站现场无线传感器采集的蓄电池组运行数据的接收、分析、处理、显示、存储、报警等，是变电站现场控制及处理的核心装置。本发明采用本地WLAN通讯技术及4G远程无线通讯技术相结合，实现与变电站内部蓄电池数据采集无线传感器的WLAN无线通讯，和与远程监控主站的4G网络通讯，从而实现远程监测功能，有效监测检测蓄电池状态。

主权项

1.一种基于WLAN技术的变电站蓄电池组状态采集装置，其特征在于：包括开关电源、MCU核心模块、UART串行总线、数据WLAN无线采集模块、4G网络通讯模块和人机交互模块；开关电源为整个装置提供电源；MCU核心模块，作为整个装置的控制运算中心，用于完成整个监测装置的设备控制、任务调度、协议转换、数据通讯和数据管理，包括ARM处理器和存储器；存储器用于存储内嵌的程序指令和数据WLAN无线采集模块发送来的实时状态数据；ARM处理器采用嵌入式Linux操作系统，执行内嵌的程序指令，用于将数据WLAN无线采集模块发送来的实时状态数据进行分析、处理，分析实现实时采集数据及历史采集数据的对比，根据电压、电流、内阻、温度的数值变化情况，判断蓄电池性能，根据实时数据曲线与历史数据曲线对比，明确需电磁的关键参数变化趋势；对状态异常的蓄电池进行报警提示，通过判断实时状态数据是否在合理的运行范围内，如果数据超出阈值范围，则在现场通过声光告警；同时采用在线浅放电手段，采用浮充、均充、恒流放电3种状态纵横双向多变量比对方法，检测蓄电池故障的可行性；在数据分析、处理完成后，ARM处理器控制人机交互模块显示监测过程中的相关信息，同时，ARM处理器控制存储器对蓄电池组电压、单体电池电压、充放电电流、环境温度、电池表面温度、电池内阻数据按时间顺序进行归档保存；ARM处理器采用不同的I/O接口通过UART串行总线与数据WLAN无线采集模块、4G网络通讯模块，进行装置内部的串行通信，ARM处理器采用液晶数据接口直接与人机交互模块连接；数据WLAN无线采集模块，用于在ARM处理器的控制下与变电站蓄电池上安装的无线传感器装置进行WLAN无线通信，接收无线传感器装置采集到的蓄电池组及单体电池的实时状态数据，并进行数值换算、保留精度、格式转换的简单处理，将处理后的实时数据通过UART串行总线传输给MCU核心模块；所述蓄电池组及单体电池的实时状态数据包括蓄电池组电压、单体电池电压、充放电电流、环境温度、电池表面温度、电池内阻；4G网络通讯模块，一方面用于在ARM处理器的控制下通过电信运营商4G LTE网络完成与远端监控中心主机的双向数据通讯，即用于通过Modbus通讯协议栈对采集到的变电站蓄电池组及单体电池的状态数据进行编码处理后，根据远程监控中心的查询指令，将所需数据通过天线以无线电信号发射给附近的LTE网络基站，利用无线网络实时传送给远端监控中心主机，同时接收远端监控中心主机的基于Modbus通讯协议的数据查询指令；另一方面用于通过UART串行总线实现与ARM处理器进行装置内部的双向数据传输；人机交互模块，用于完成监测装置参数的设定输入及监测数据的实时显示输出，包括LCD显示模块和键盘输入模块；LCD显示模块采用LCD液晶显示屏，通过UART串行总线与板卡接口连接，用于在ARM处理器的控制下显示监测过程中的相关信息，包括显示启动界面、系统实时监测数据、监测历史数据查询、监测数据曲线图、蓄电池报警信息；键盘输入模块为采用I2C总线接口设计的键盘，是用于完成对系统的显示参数设置、预警参数设置、LTE通讯参数设置、历史数据查询条件输入、报警记录翻看的人机交互输入设备，能按照键盘的按键功能定义LCD显示模块显示的数据。