蓄电池在线监测系统
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蓄电池在线监测系统范文第1篇
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0005-02
配电自动化终端（DTU）装置，集遥测、遥信、遥控、保护和通信等功能于一体[1]，广泛应用于配电室、环网柜、开闭所、柱上开关等场合。DTU各项功能的发挥离不开供电模块的稳定。DTU的供电一般由外部公网和后备蓄电池共同提供[2]。其中，外部公网负责正常情况下的电能供给；蓄电池负责异常状态下（即外部公网出现事故）的电能提供。显然，蓄电池的作用是辅质的，但鉴于DTU运行环境的恶劣性，保证蓄电池后备功能的正常是非常重要的。
1 问题的提出
DTU作为配网自动化的基础设备，为实现配电自动化各项功能打下了坚实的基础，但是在设备运行过程中，提供后备电源的蓄电池（铅酸型）在运行一段时间后经常出现以下问题[3]：蓄电池漏液、电池变形、短路、断路、返极、不可逆硫酸盐化、单只落后、活性物质脱落、电池充不进电等。目前，对于以上问题尚缺少一种很好的事先预控手段。
鉴于此，笔者在参阅大量文献基础上，结合自身工作经验，设想研发一种可以在线监测/维护DTU装置内蓄电池部件的设备，该设备可监测到蓄电池的电压、电流、温度、内阻等各种参数并实时上传至后台系统，经由数学模型辨识后实时异动报警，以提醒运行人员尽快处理。
2 研究现状
当前关于配电自动化终端后备电源（即蓄电池组）的监测装置研究有所开展，但其在数据监测上存在以下问题。
（1）对直流系统电流、电压量的采集、蓄电池浮充电压的采集时间间隔较宽，通常是按照分钟、小时级别的间隔来进行采集，不能满足在故障状态下数据采集的频度及精度需求。
（2）对直流系统采集的数据不能长时间保存，特别是对直流系统绝缘状况的变化、蓄电池浮充电压的监测数据等需分析变化趋势的需求不满足。
（3）对直流电源模块、蓄电池、直流回路绝缘、直流回路电源质量、直流负载变化等数据的采集分析缺乏综合分析能力，无法解释直流电源对保护及自动装置运行的影响程度。
（4）在线监测的数据大都为一些状态信息，没有更深层次的故障模型与故障诊断分析能力，更没有根据故障原因进行自主维护和修复的能力。
综上所述，该项研究的要点是：建立一个可靠的、安全的蓄电池数据库，根据蓄电池组监测数据的类型及特点构建蓄电池性能分析诊断模型，以使落后/异动蓄电池的报警不漏报、不误报。
3 蓄电池性能分析数学建模的可行性
大量的蓄电池运行经验告诉我们，随着电池使用时间的增加，电池性能不断劣化，电池容量不断下降，而此时电池电压的离散性也会变得愈来愈大。找出其中规律，并以一种可用的数学模型表达，即可成为可用的电池测试分析手段。
蓄电池失效数学模型的判定依据如下：
（1）伴随着电池性能的劣化，该电池相对于自身的电池电压离散度将逐步变大。
（2）伴随着电池性能的劣化，该电池相对于整组电池的电池电压离散度将逐步变大。
（3）伴随着电池性能的劣化，该电池相对于自身的内阻值将逐步变大。
（4）伴随着电池性能的劣化，该电池的充放电曲线电压之差相对于电池组其它电池的值将逐步变大。
由于电池电压数据每时每刻都在产生，面对海量数据，不能通过简单的函数关系来进行处理。在蓄电池失效分析数学建模中，笔者认为，可采用模糊数学和人工神经网络的诊断原理，以一种非线性处理方式，以某种拓扑结构对各种数据进行关联，并得出判断结论。
4 项目实施流程及目标期冀
DTU装置内置蓄电池的在线监测及维护系统的开发是一项复杂工作。
（1）第一步，对蓄电池组监测数据、故障诊断、报警装置进行需求分析调研，并形成详细的需求分析报告，这其中包括正常运行监测数据需求和故障状态监测数据需求分析、故障信息的采集原则和采集方法分析、故障信息采集装置的需求分析、直流系统各类异常或缺陷特征分析、故障分析系统的建模的需求分析等。
（2）第二步，对蓄电池组自主均衡S护和故障报警功能的需求进行研究，形成分析报告。
（3）第三步，根据以上需求分析，研制蓄电池组监测装置中实现性能分析、故障诊断、自主均衡维护等功能的硬件。要求以这些硬件为主体的监测装置可根据运行状态不同，以快速（失电和故障状态下）和慢速（正常运行状态）采集以下各类信息：直流电源输入输出电压、电流曲线；蓄电池组浮充、均充、核对性放电状态、事故放电状态下的各类信息；蓄电池组运行环境数据等。
（4）第四步，将研制的蓄电池组故障诊断与自主均衡维护、报警装置进行现场安装、调试，试运行，同时做好服务器搭建工作，将信息及时分类存入数据库，通过状态分析系统的分析和归类，逐步建立数据模型和分析原型。
（5）第五步，根据积累的数据，对状态诊断、分析模型和自主均衡维护进行修正，并扩大应用到其他站点。
目标期冀：①建立一套具备专利技术的并通过大量数据验证的蓄电池性能分析诊断模型；②形成科学的蓄电池组在线维护机制：在蓄电池组浮充状态中即可对落后的蓄电池进行均衡维护，且不影响其他正常电池的电压。
5 设计思路
设计思想主要体现在以下几个方面：
（1）采用高精度A/D测量蓄电池电压，有效反映电池电压的变化。
（2）采用四线制直流内阻测试方法，在线准确测试蓄电池内阻。
（3）内置蓄电池性能分析模型，包含蓄电池电压分析模型和综合分析模型。
（4）根据电压及内阻的变化，及时判断蓄电池的工作状态，当发现蓄电池呈现欠充或过充趋势时，在线进行调整，恢复蓄电池的正常工作状态，延长蓄电池使用寿命。
（5）采用简洁的电路设计方案，在保证功能和性能的前提下，实现低成本设计。
6 系统架构
根据以上分析，可建立如图1所示的系统拓扑图。由图1可知，该系统为三层结构，即现场监测层、网络数据传输层和远程分析层。
（1）现场监测层监测内容与实现。现场安装蓄电池组监护模块、控制主机远程放电模块、电流传感器、温度传感器等模块，系统主机与监控模块通过RS485总线连接，可实时监测蓄电池组充放电数据、浮充电压数据、内阻数据、核对性放电数据等，并通过控制主机送到远程系统服务器，实现蓄电池组充放电信息及健康状况信息的远程监测与管理。
（2）网络传输层。设备自带网络通讯功能，可直接接入局域网，无须通过计算机转发及现场编程，降低成本投入。
（3）诊断分析与应用层。数据应用平台对存入数据库的各类数据提供详细的分类处理、WEB查询、监测管理等功能。具体来说，就是可实时展示蓄电池组各单体电池充放电曲线、性能值，蓄电池性能分析数学模型根据这些数据进行综合分析，判断蓄电池是否已硫化、是否处于过冲或欠充状态，对已硫化的电池启动硬件进行充放电除硫处理，对处于过充或欠充的电池启动在线均衡维护，并可查询修复后的效果及具体数值。
7 应用情况分析
在该项研究取得成功后，将其应用到东部某供电公司。经过2016年近一年的运行，将所取得的效果与2015年进行比对，详见表1所示。由表1可知，蓄电池组在线监测维护系统的安装实现了蓄电池组状态的实时监测、故障报警、远程放电维护，减少了维护人员的工作量，同时也排除了测量方式不一致所造成的测量误差，并使蓄电池的报废率降低，对环境改善起到正向作用，最终提高了配网自动化系统的运行水平。
8 结语
通过蓄电池组在线监测维护系统，可实时掌握蓄池内部健康数据，延长蓄电池的生命周期、降低购置成本，减少因报废电池产生的各种污染物、废水和废气，进而提高DTU直流系统的安全性和可靠性。
参考文献
[1] 王凯，李莹莹.配网电源蓄电池在线检测管理模块的实现[J].电子制作，2013，30（4）：32-26.
蓄电池在线监测系统范文第2篇
【关键词】UPS不间断电源系统;监测系统;蓄电池;维护
1、 UPS不间断电源系统
UPS意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。它在计算机系统和网络应用中，主要起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害;二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。按其工作原理分为动态式（又称旋转式ROTATORY TYPE）和静态式（STATIC TYPE）。动态式UPS由引擎与发电机组构成，它是靠交流市电驱动交流电动机旋转，从而带动同轴的交流发电机和惯性飞轮同速旋转运行，由发电机向负载供电。市电波动时由于惯性飞轮对短时间的电压突变干扰无反应，保证了输出电压的稳定;市电断电靠飞轮的惯性将额定电压供电再延长5秒钟，用于保存数据信息。后来发展到内燃机式UPS系统，但这类UPS体积、大噪音大、效率低，在目前应用不多。就目前用得最多的，最常用的UPS还是静态式UPS，现在一般讲的UPS也是指静态式UPS，但在概念上还是应分清楚。
静态式UPS根据供电方式可分为在线式（ON-LINE），后备式（或称离线式，OFF-LINE/BACK-UP）及在线互动式（LINE-INTERACTIVE）三类。
1）在线式（VFI），在市电正常时，它首先将交流变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电源向负载供电;一旦市电中断，立即改为蓄电池通过逆变器对负载供电;因此，在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全、有效的工作。典型厂家有伊顿、爱艾默生等。
2）后备式（VFD），电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质基本没有改变。
3）在线互动式（VI），在市电正常的情下，输入输出信号完全相同，当市电输入信号超过一个范围，对电压和电流进行调整后输出，但输出频率不变，没有市电时由电池直流变交流供给设备工作。典型厂家是APC等。
2、 UPS在项目中的应用
以浙江广电集团某机房基建装修改造项目为例，主要由世界著名的大功率UPS品牌：美国伊顿Eaton公司，美国德克电池公司HR系列原装进口电池组成的2套9395系列400KVA UPS和240只美国德克HR7500ET电池组成的UPS供电系统。
2.1 UPS电源容量及蓄电池的选择
2.2.1 UPS容量选择
配置UPS电源时，要根据设备要求和负载大小确定UPS电源的类型和容量;再根据后备延时时间计算电池的容量和数量。根据机房的负载功率算出UPS的容量，选一个相同或接近容量的UPS，看这个UPS型号就知道它的直流输入电压。确定要后备的时间就可以计算蓄电池的AH容量，根据蓄电池的寿命可以选用12V、6V或2V蓄电池，再根据后备电池的放电电流大小知道直流线缆的大小（每个品牌的蓄电池它的放电功率和放电电流可能有出入的）。
2.2.2 蓄电池的容量选择
电池容量的选择通常按照“恒功率计算法”计算获得：
W=S*0.8/μ*n
W------蓄电池的放电功率（w）
S-------为UPS设备额定容量（VA），即400000VA
μ------为投标产品逆变器满载输出时的逆变效率
n-------为投标产品配置的串联蓄电池数量，由投标产品自身逆变器的逆变电压决定，伊顿9395UPS为40节电池一组。
根据计算得到蓄电池放电功率数值（W）
以上数字由伊顿9395系列UPS产品特性决定的有
μ逆变器效率0.96，串联电池数量为40只
代入公式 W=S*0.8/μ*n=400000*0.8/（0.96*40）=8333w
我们选择的投标产品为美国东宾制造公司生产的DEKA电池HR系列产品，该产品设计浮充寿命10-12年，每格单体放电数据如下：
其中HR7500ET在终止电压为1.75V，30分钟放完时，每单体可放出电为467W，每12V电池单体为6个电池单体组成，即每个12V电池放电数据为2802W.。
当三组电池并联时，2802*3=8406W>400KVA UPS计算值8333W，满足项目需求。
因此每台400KVA伊顿UPS可以选择3组HR7500ET，合计120电池，满足30分钟后备时间需求。
2.2.3 配线选择
合理选择配线是很重要的，线径太细，电流太大，容易发热而引起火灾;线径太粗，则造成浪费。根据金属导线的电气特性，一般多股铜芯线容量为6A/mm ，铝线容量为4A/mm ，确定主机功率后，可以选择配线和空气开关。
3、 DET-BMS智能化蓄电池单体监测系统
DET-BMS智能化蓄电池单体监测系统旨在解决浙江广播电视集团某UPS电源后备蓄电池性能劣化、失效等故障的在线实时诊断和预警告警，建立实时在线网络化直流电源蓄电池安全预警系统。其意义在于：随时掌握电池的运行状况，及时处理电池问题，最大程度地消除因电池“猝死”故障而造成的重大事故隐患。避免盲目更换电池，减少电池更换费用。降低电池现场维护费用。降低电源系统的运行成本。DET-BMS智能化蓄电池单体监测系统涉及浙江广播电视集团某机房内“伊顿9395-400KVA” UPS主机两套，每套配置有12V后备蓄电池3组，每组40个蓄电池单体，共有蓄电池单体240个。DET-BMS智能化蓄电池单体监测系统使用浙江东冠电气科技有限公司自主研发和生产的DET-BMS系统和产品，建设浙江广播电视集团某机房后备蓄电池集中监测、预警系统。其中，采用256个多参数内阻传感器采集单节蓄电池的内阻、电压和温度，经过4个前置处理器（每两组蓄电池一个）将处理好的检测数据通过内部网络（TCP/IP）上传到集中监控中心服务器（数据库和管理平台），通过管理平台处理，将每节蓄电池的运行状态（正常、预警、告警）推送给管理终端。各管理终端通过局域网与集控中心的服务器连接，对所辖后备蓄电池进行监控。
4、 蓄电池的维护及注意事项
蓄电池在线监测系统范文第3篇
【关键词】车载蓄电池 实时监控 工作效率 运营质量 运营安全
1背景
轨道交通电动列车车载蓄电池主要所采用的是碱性电池，在列车运营过程中，蓄电池始终处于浮充电过程中，完整的充放电过程在列车运营过程中基本不会出现。因此，列车运营一段时间以后，蓄电池的充放电性能会下降，影响到蓄电池在列车运营过程中的使用效果，极易引起列车因亏电而迫停，引起救援；更有甚者，当列车遇到触网失电或者其他异常情况，需要长时间使用车载蓄电池时，其工作时间往往无法满足供给车载应急设备（应急照明、应急通风）45分钟的必须要求（上海地铁11号线技术招标要求，7.4.1蓄电池的容量必须保证列车的紧急负载工作45分钟），情况严重的，会引起蓄电池自燃、自爆等，可能会引起人员伤亡。
所以，如何保质保量的完成对车载蓄电池的维护保养，是一个值得研究的技术问题。根据各个电动列车车载蓄电池维护手册：
（1）在对蓄电池进行充放电过程中，为确保车辆的充电系统在规定的电压和电流限制内运行需要进行如下工作：1） 安装一块钳式电流表；2） 将一块电压表连接到电池端子上测量电池电压；3）以上数据需要在充放电过程中定时测量；（上海地铁11号线维修手册MMWM0302_蓄电池，5.4.2.4）。
（2）为进行容量测试，将电池与充放电逆变器连接，然后按如下方式：1）用28A的电流放电直至蓄电池电压为1.00V/单体；2）中断至少12小时（冷却阶段）；3）用28A直流电给蓄电池充电7.5小时；4）中断至少2小时；5）蓄电池用28A电流放电至1.00V/单体；6）分别读取并记录容量试验第5步后，3.5小时、4小时、4.5小时甚至5小时之后的各个蓄电池的电压。（上海地铁9号线车辆维护保养、检修及大修手册第3.37卷 蓄电池，2.3节）。
根据以上维修手册的要求，为确保充放电设备在规定的电压和电流限制内运行，保证对蓄电池充放电的质量，检修人员在蓄电池充放电过程中需要每隔一段时间对所有的蓄电池电压电流进行测量并记录，而对完成一组蓄电池的充放电作业需要30个小时，可以说工作强度非常大。并且，在在测量蓄电池充、放电期间，工作人员在使用设备测量时，需要将表棒接触电平液，容易造成腐蚀；而且，长时间重复测量，容易造成接触误差、视觉误差、疲劳误差等多种累积误差；此外，在蓄电池充、放电过程中，由于电解液的电解作用，电离子游动造成电解液产生“沸腾”现象，有毒气雾不断从补液口冒出，吸入人体后，容易造成工作人员的身体危害。
如何减轻轨道交通电动列车蓄电池充、放电工作的劳动强度，提高工作效率及质量，减少有毒有害气体对人体的伤害，是摆在我们面前的迫切任务。为提高蓄电池充、放电各项工艺的质量，减少有毒有害气体对人体的伤害，同时减轻工作人员的劳动强度，提高工作效率，有必要开发并设计一种通用的电动列车蓄电池充放电实时监测技术与系统。
2 技术方案
在国内地铁行业中，使用自动化设备对列车蓄电池充、放电电压的测量无实时监测的先例。我们设想通过设置有反馈信号的仪表，采样蓄电池充放电过程中的电压、电流信号，信号实时传输到两个地方，实时显示屏幕以及实时监测主机，可以做到依靠人员或电脑实时监测每节电池的电压、电流数据变化。在实时监测过程中，实时监测系统的主机能够将实时数据与工作人员预先设置进系统的标准数据进行对比，一旦某节电池数据出现异常时，通过数据对比能够及时判断出来，并且通过蜂鸣器及时报警，并提醒工作人员异常蓄电池的位置，方便工作人员采取相关操作措施，分离有问题的电池，以达到对蓄电池的维护，提高蓄电池使用效率的目的。在设计方案时，为避免某节蓄电池、电压表发生故障时损坏其他设备，可通过每条线路中的保险丝和限流电阻的保护，以达到其它线路能够正常工作。
下图1为部分接线原理图。
在确立制造方案时，必须根据现场使用的实际情况“量身定做”，在选材时充分考虑蓄电池自身组成的特殊性。由于蓄电池自身的碱性具有腐蚀的特性，系统必须采用专用的夹具、耐酸碱导线等，保证设备在使用过程中不会因腐蚀而发生异常。
同时，为确保设备在实际应用中达到蓄电池充放电要求，因此在制作完线路图后，使用电子工作平台EWB进行模拟仿真测试，对各种可能发生的工作故障及意外情况均作了试验，在各项测试指标均达到设计要求后，再执行于实际制造。
3系统设计
在线检测系统主要功能是对镍镉蓄电池组中每一个蓄电池的端电压进行巡检，其工作方式分为实时监测和定时监测两类，定时监测的时间间隔由用户根据实际需要设定，用户可随时切换实时与定时监测两种工作模式，通过监视器显示电压、内阻曲线实现对单个及整体蓄电池的监测操作。可完成曲线显示，图表打印， 图形保存，历史数据回放多种管理功能，设置越限报警电压如有异常情况立即发出报警信号。
它的技术难点如下：（1）每只单体电池检测模块内部均设计了输入过流保护，即使模块内部电压短路也不会损坏被测蓄电池组。（2）如何提高抗干扰性能，确保工作稳定可靠。（3）为了不影响蓄电池组的正常使用，采用低功耗设计。（4）通过放电过程，发现性能不符合要求的单节蓄电池。（5）通过软件计算电池容量。（6）对电池组进行实际容量测试的目的在于能够准确掌握电池组的实际放电能力，根据国家有关电源维护规程以及蓄电池维护效果要求，电池组荷电容量达不到80%便应整组淘汰。
4应用示范及效果
以上海地铁11号线AC16型车辆为应用示范对象，在使用自今的实际情况统计中，经过充、放电检修的蓄电池各种工艺指标完好，能量充足，测量数据可靠，从而充分确保了地铁列车的安全运营系数。在工作效益和社会效益预测的统计中，由于蓄电池充、放电实时监测设备的制造及使用，降低了工作人员的工作强度，减小了工作人员长期与有害气体接触的时间，直观及时地了解了蓄电池的充、放电的实时情况，从而提高了的工艺质量。从效益上来说，有以下几个方面：
（1）经济效益。该设备的成本造价为5万元人民币，但是通过该设备的利用，避免了原本使用万用表测量蓄电池表棒接触电平液容易造成腐蚀现象；并且大大节约了作业时间，降低了劳动强度，提高了列车维修进度，很好地增加了潜在的经济效益：一列车蓄电池的充、放电需要4个人，现在只需要2个人。时间节约了工时144小时。全年24列车共节约工时3456小时。如果以一个工时￥15计，相当于每年节约了￥51840。如图2所示。
（2）工作环境。蓄电池充放电实时监测设备的使用，不仅使员工直接面对蓄电池的时间减少了，呼吸有毒废气的时间也大大减少了，从而保障了员工的身体健康。如图3所示。
（3）社会效益。由于轨道交通电动列车上所使用的蓄电池结构原理基本相同，每种蓄电池都需要进行定期充放电的工作，也都需要监测在充放电过程中的电压，蓄电池充、放电实时监测设备可以适应目前所有的轨道交通电动列车，对其的使用具有可推广性。蓄电池充、放电实时监测设备的使用，提高了蓄电池的工作质量，减小了蓄电池引发故障的可能，保证了地铁列车的安全运营系数，让市民放心乘坐地铁。
5结语
蓄电池充放电实时监测系统能够在降低工作人员劳动强度、工作环境的基础上，自动地、实时地监测到蓄电池充放电过程中每个蓄电池的性能指标。
蓄电池充放电实时监测系统的开发是一个从无到有的工作，它的出现能够大大提高工作人员对蓄电池充放电工作的检修效率，对检修人员保质保量的完成对车载蓄电池的维护保养起到了积极的作用，从而提高了列车运营时的运营质量。
参考文献：
蓄电池在线监测系统范文第4篇
关键词：ZigBee；蓄电池；CC2530；实时监控系统
中图分类号：TP334文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)22-5337-04
Hardware Design for Battery Real-time Monitoring Based on ZigBee
CHEN Jian
(Chinese-German School for Postgraduate Studies, Tongji University, Shanghai 200092, China)
Abstract: The rapid development of computer technology has hugely promoted the development of computer network structure. UPS(Uninterruptible Power System) plays an increasingly important role in the application of computer network. And now UPS has already become the core Power System in the computer network. The function of UPS has also been constantly enriched and become more and more intelligent. The battery is the heart of the entire UPS system, therefore it is particularly important to supervise the battery status. So this article designs in a timely manner a ZigBee-based battery state monitoring system. Firstly, the wireless terminal acquisition node get the real-time data of the battery parameters status, and then the collected data is transmitted to the host computer program through the relay node, finally, the collected data is handled by the host computer. So the coefficient status of the battery pack is all in control, and then we can achieve the purpose of real-time monitoring.
Key words: ZigBee; Battery; CC2530; real-time monitoring system
UPS( Uninterruptible Power System，即不间断电源系统)，是一种能持续提供能量的装置，能够恒压恒频地不断地输出电流，在计算机网络通信技术高度发展的今天，UPS在IT行业被人们称为信息的保护神。但在我国却没有得到太多人的重视，因此对UPS电池管理系统的研究并不是很多。但是随着节能减排、低碳生活等生活理念的倡导与传播，很多高校和动力电池公司纷纷投入大量的人力物力，着手开始研究此类的电池管理系统，并且已经小有突破。凭借自身的技术优势UPS必定会越来越受到人们的青睐。当下国际电学理论界、电源企业研究的重中之重是如何才能尽早发现有问题的衰竭的电池，如何才能使电池组持久稳定地工作，并且能一直运行在正确的参数配置下，如何才能尽可能地延长蓄电池的使用寿命。
1本方案的设计理念
本方案的设计初衷是：设计一个基于ZigBee的电池状态实时监控系统，来更好地管理电池组的工作，使其发挥最大的能量。市电中断的时候正是UPS发挥本领的时候，UPS能够接替市电提供电力。UPS的动力来源是进行蓄电池组的逆变换。人们必须实时了解UPS中电池组的运行状态，因此电池监视管理系统便应运而生。使UPS中的蓄电池组件一直工作在最佳状态，这就是电池监视管理系统的目的。具体方法是采集各电池组的电压、电流以及温度，对电池组进行有效的管理和能量监控，最终的目的是能够高效的使用电池。
蓄电池是UPS的核心，具有举足轻重的作用，蓄电池的好坏直接影响UPS的功能，因此，如何选用蓄电池，选用什么样的蓄电池是一个非常关键的问题。当前在UPS中广泛使用的蓄电池是阀控式免维护铅酸蓄电池.,阀控式免维护铅酸蓄电池有其自身技术上的优势：基本无自放电现象、体积小、适合在高温震动的条件下使用，此外它的理论供电时间比较长，相当于普通电池的两倍，而且在使用寿命内基本不用补充蒸馏水，可以说阀控式免维护铅酸蓄电池是一款高性能的电池。但是再高性能的蓄电池也有使用周期，因此必须采用电池监视管理系统对其进行管理和监控，使其能更加高效地发挥作用，延长使用寿命。可以说电池监视管理系统对蓄电池是至关重要的，它能全面监测电池的各项参数，根据电池的当前状态执行相应的改变。总之，此系统的目的就是要保证电池安全高效的工作，并尽可能延长电池的使用寿命。一套完整的优秀的管理系统可以为电池保驾护航，能使电池发挥最大的能量，相反，一套不完善的管理系统却能阻碍电池的工作，缩短电池的使用寿命。因此，我们必须开发出一套完善的管理系统。
鉴于这种理念，并结合实际蓄电池生产状况，该文设计了一种利用ZigBee无线技术优势来服务管理UPS电池状态的系统。该系统的主要职责是实时监控并掌握电池组在各个不同状态下的电压值，电流值和温度值的变化，接着将采集得到数据利用ZigBee无线通信技术发送到上位机PC端。最后上位机将采集得到数据加以整合分析。并最终以图像的方式将结果显示出来。因此最终整个系统由三个部分组成：终端监测节点、中继节点以及上位机PC端软件。
终端监测节点分布在各个蓄电池的电池组中，易于实时地对电池组参数状态的变化进行采集与监控。而中继节点是以数据临时寄存器的方式存在的，采集得到的第一手数据就是通过ZigBee无线通信技术首先传送并存放在中继节点上，紧接着中继节点就将多个存放着的数据一并通过串口发送到计算机上。计算机接收到数据后就会对其进行分析处理，最后将分析结果以图形化的方式显示出来。图形化的操作接口可以使用户轻而易举地掌控电池组各项参数状态的变化，方便用户对电池的状态做出判断并进行维护。
2 ZigBee的相关技术简介
ZigBee无线传感网络系统结构：
ZigBee网络结构由协调器、路由器和传感器三个子节点组成。并且此传感器节点有两种工作模式：即在线采集模式和离线工作模式。
所谓的在线采集模式，就是当用户请求数据时，需要将分布在各个监测区域内的传感器节点所得到的信息加以采集，这时每个传感器都会把得到的数据先传送到协调器，协调器会把收到的信息加以集中整合，然后再通过串口把信息传送给PC机，PC机将数据处理后就会以图形化的方式显示给用户，用户就可以根据得到的信息对电池的工作状态加以判断和调整，使电池工作在最佳状态。但是当传感器周围的障碍物太多或者传感器离协调器太远时，这时就需要路由器的帮忙来增加传输的可靠性。
离线工作模式：当用户没有数据需求时，传感器只进行简单的信道扫描，以减少能量的消耗。当需要对环境信息进行离线采集时，传感器和协调器是分离工作的。传感器会将采集得到的数据暂时存放在节点的Flash中。当用户发送数据请求时，位于协调器网络覆盖范围内的传感器就会把暂时存放在Flash中的数据通过串口逐级传送给PC机，如此用户就可以进行数据分析处理，这可以使用户对环境的监测信息进行动态跟踪。
图1无线传感器网络系统结构
3硬件平台的设计与实现
3.1主控芯片和射频发射器的选择
针对ZigBee的网络特点，我们选择了德州仪器公司生产的ZigBee CC2530芯片。
CC2530是一块适用于2.4-GHz的IEEE 802.15.4、ZigBee芯片。当然它同样可以应用于RF4CE系统。CC2530足以支撑起庞大的网络节点。CC2530有许多自身的技术优势：它吸收了RF收发器的良好性能，有着强悍的8051 CPU，8-KB RAM，并且其系统闪存是可编程的。CC2530的运行模式不尽相同，所以CC2530非常适用于对低功耗要求非常高的系统。而且其模式之间的转换所需要的时间是微乎其微的，这进一步减少了该芯片对功耗的要求。
3.2相关硬件电路的设计
除了以CC2530为核心的开发板（DB板）外，还需要一个终端评估板（EP板）。EP板上的相关电路可以实时的检测到电池模块的相关参数，以下我们就将讨论相关的硬件电路的设计和功能问题。
1)以L6920为核心的升压电路
L6920是一种集成电路放大器，通过震荡放大的原理将输入的直流低压升高为高电压（AC/DC转换）。
图2 L6920芯片示意图
通过L6920的典型的外部电路设计连接，可以使输入为1.5V左右的直流电压升高为3.3V左右。下图为L6920的典型应用电路：
图3 L6920的典型应用电路
2)以LR3410为核心的大电流旁路电路设计
图4 LR3410大电流旁路电路
3.3 EP（End Point）板PCB的设计
EP板的PCB设计采用了双面板，背面覆铜，电感、电容等元器件均按照技术手册要求紧密排序，尽可能减少分布参数对性能的干扰影响，对接地网络进行敷铜.通过多个过孔保证顶层和底层充分接地。以下为EP板的PCB设计图以及成型后的EP板图：
图5 EP板的PCB设计图以及成型后的EP板
4实验与测试
基本测温测电压实验
选取一个用电池供电传感器节点设备和一个用PC机UBS电源供电的协调器节点设备，来完成较简单的组网以及温度、电压数据采集传送实验。传感器节点记录温度、电压数据，并将它发送给协调器，最终通过协调器转入PC机显示。
4.1集成开发环境
本系统采用的开发软件是IAR Embedded Workbench(EW8051)，这是一种用途非常广的Z-Stack协议栈。IAR Embedded Workbench用于对C语言、汇编和PLM编写的嵌入式应用程序进行编辑、编译及仿真，支持CC2530程序的编译以及在线调试。
仿真器/调试器使用ARMSKY-CC2430x-Debugger，它支持TI CC2530/CC2531片上系统芯片，可与IAR 8051集成开发环境无缝连接，具有代码高速下载、在线调试、断点、单步、变量观察、寄存器观察等功能，实现对CC2530/CC2531片上系统芯片的实时在线仿真、调试。
ZigBee协议分析仪使用ARMSKY-General Packet Sniffer。利用这种分析仪再复杂的协议都可以得到全面的解码，并且其调试速度非常快。该协议分析仪还能分析以及解码在PHY, MAC, NETWORK/SECURITY, APPLICATION FRAMEWORK和APPLICATION PROFILES等各层协议上的信息包，且能及时指出传送出错的信息包。它还有独立的工作模式，使网点中的节点不会受到分析仪的影响。
SmartRF Flash Programmer工具软件可以通过Debugger来编程TI公司的片上系统微控制器的Flash存储器。可以读取和写入器件的IEEE地址。当该软件连接上一种设备后，在设备列表中人们就能一眼看到CC2530指定的目标文件路径.人们只要选择要执行的操作，然后点击“Perform action”，Hex文件就会被写入到系统中来，因此使用起来还是非常方便的。
4.2组网测试
1）先用PC机USB端口给协调器供电后，选择正确COM端口。打开PC机的设备管理器，找到协调器所占用的端口号。本次实验协调器所占用的端口是COM2。
2）可使用串口调试软件来进行相关设置。打开串口调试助手，选择COM2，并将波特率调整成38400。
3）给传感器节点上电，LED绿灯闪烁后不久，发现串口调试软件显示了数据，则表明组网通信成功。
4）若打开更多的节点，则会显示出不同的设备通信地址。
4.3温度电压检测测试
打开PC机终端的监测软件，将串口设置为COM2。
确定后，打开“电池组状态监控”选项，便可以直观的观察到单个电池的电压、温度信息。
5结束语
该文立足于UPS蓄电池实际应用基础，在对无线传感器网络以及ZigBee技术分析的基础上，提出了一个基于ZigBee无线传感器网络技术的电池状态实时监控解决方案，并以TI公司的微处理器CC2530为核心，设计实现了基于ZigBee的简单无线传感器网络。最后该解决方案还结合了实时监控的实例，给出了相应的无线传感器节点的具体硬件设计。可以说无线技术的快速发展给UPS技术的突破带来了无穷的契机，因此，本人认为ZigBee技术在电源领域中的应用具有非常值得期待的发展前景。
参考文献：
[1]陈洪伟,徐新民.不间断电源应用分析[J].电源世界,2007,5(1):32-34.
[2]李颖.UPS蓄电池ABM智能充电管理初探[J].通信电源技术,2009,26(6):43-44.
[3]钟永峰,刘永俊.ZigBee无线传感器网络[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011:36-45.
[4]吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008:219-232.
[5] ZigBee TM Protocols Specification[EB/OL]. .
蓄电池在线监测系统范文第5篇
【关键词】：在线监测 CMA智能监测装置 系统供电 信号传输
一、引言
输电设备自身故障一直是危及电网安全运行的主要原因之一，且输电设备自身故障造成的电网故障也有逐年增多的趋势。所以应当重视和加强对输电设备状态的在线监测。对电力设备运行状态进行实时或定时的在线监测，及时反映电力设备运行状况及潜在隐患，使管理人员及时了解现场信息，将事故消灭在萌芽状态。在巡视人员不易到达地区或由于天气原因无法进行线路巡视时，协助了巡视人员的巡视工作，为输电线路的巡视及状态检修开辟一条有效的解决途径。辅助采取预防措施，避免停电事故发生具有十分重要的意义。
二、目前国内输电线路在线监测产品介绍：
2.1导线温度。
2.2导线张力。
2.3微风振动。
2.4舞动。
2.5覆冰。
2.6导线弧垂。
2.7风偏。
2.8盐密、灰密。
2.9泄漏电流。
2.10杆塔倾斜。
2.11杆塔应力。
2.12杆塔振动。
2.13接地电阻及腐蚀。
2.14微气象。
2.15图像、视频监控。
三、西安金源电气股份有限公司输电线路智能远程视频监测产品介绍：
输电线路智能远程视频监测系统通过视频采集压缩技术、超低功耗技术、GPRS/CDMA/无线接力通信、OPGW传输到监控中心，或通过彩信将图像、视频信息发往相关管理人员的手机上，从而实现对监控点及周围环境的全天候监测。
智能视频监控装置组成：由视频采集压缩单元、主控制器、通信网络和系统供电单元4部分。
3.1视频采集压缩单元：实现视频/图像数据采集功能，基于CCD自行研发的高速球机，保证了视频输入信号高清晰度。系统集成了摄像机和云台，实现高速可控，可水平旋转360度，垂直旋转180度，对现场环境进行全方位多角度拍摄。视频监控装置的主要组成为：高速球机，保证视频输入信号高清晰度。
3.2主控制器：通过视频采集压缩单元获取监控点周边视频/图像数据，并将其传送回后台管理平台，进行进一步处理。主控制器能够接受后台发送的控制命令，以预设的时间间隔或手机进行视频/图像数据的采集，且能够存储10天的历史数据。主控制器具备启动自检、故障自恢复和远程在线软件升级功能，保证了系统的可靠运行。主控制器：提供主控、电源、无线传输、远程控制等核心功能，提供总线方式，从而可以方便的接入各类传感器，中央处理单元可以同时接入2路图像监测子系统和2路实时视频子系统，以及9个气象、拉力、角度等传感器子系统。
塔上CMA-智能监测装置，转发主站控制命令：为主站系统提供一个统一标准化的远程交互控制节点，为未来更多类型状态监测装置的接入提供方便。CMA-智能监测装置的特点：
3.2.1、智能化程度高：
a通过远程设置个接口的开关状态：在CMA的硬件设计时就考虑到多接口同时打开时的功耗问题，可以通过远程开启和断开其电源，以降低CMA的功耗。b远程升级CMA及监测装置的程序。c通过远程下载CMA的日志文件。d远程设置通道和频段，修改网关等。
3.2.2、采用低功耗设计。
3.2.3、接口丰富。
3.2.4、集约化管理：多个CMD（状态监测数据）只需要一张SIM卡即可。
3.3系统供电单元：由太阳能电池板、微型风力发电机等风光互补供电控制器组成，为系统工作提供可靠的电能，风光互补供电设计使的连续阴雨天也可正常工作。
3.3.1系统供电单元：内含高效率充电电路及高能蓄电池，为系统正常工作提供充足电力。每基铁塔安装主、副电源箱个一个，每个电源箱重量为30kg.
3.3.2太阳能电池板：采用单晶硅太阳能电池板，为系统正常工作提供充足电力；每基铁塔安装太阳能板4块。
3.3.3风能发电机：作为太阳能发电的有益补充，确保无阳光恶劣天气仍可工作。
3.4通信网络部分：实现视频监控装置和后台管理平台之间的数据信息的传输，一般采用GPRS网络。并根据实际情况采用CDMA网络、无线接力传输和OPGW等通讯方式。±660千伏银东直流输电线路在线监测装置使用的是联通公司的CDMA网络信号。
四、结束语
智能在线装置存在的两个主要技术制约问题：一个是在线装置的长期供电问题，另一个是在线装置的数据通信问题。供电问题通过风光互补供电设计，使用高效率充电电路及高能蓄电池已完全能够满足监测系统可靠供电需要。另外还有通过远程开启和断开其电源，以降低功耗的手段。数据通信问题目前解决的不理想。我们现在安装的在线装置使用的是联通公司的CDMA网络信号，现场在塔上测试传输信号速度比塔下小很多，这样造成在线视频装置的监视图像清晰度不够。主要原因是安装的±660千伏直流线路铁塔高度平均要比联通的微波塔高度要高出20m-30m。而联通微波信号是主要向下覆盖的。
五、参考文献
1 刘振亚，特高压直流输电线路维护与监测，中国电力， 2009， （3）
蓄电池在线监测系统范文第6篇
无线传感器监测系统设施简介
CWSN－Tll－THL型无线温湿度光照度测量终端
本型号无线传感器采用无线防冲突组网技术，实现对分散的温度、湿度和光照度采集点进行实时在线监测。此产品适用于民用型的无线监控系统，特点是高集成度、功耗低、精度高、高灵敏度；外观精巧便于运输和安装，巧妙的结构设计可使传感器更贴近作物生长环境；条件恶劣地区和户外均可使用。温度测量范围是－40～85℃；湿度测量范围是0～100％RH：光照度测量范围是0～128000Lx。
CWSN－Tll－GPRS型GPRS无线汇聚终端
本型号无线汇聚终端采用内置433MHz(433～434.79MHz)或选2.4G通信模块和GPRS通信模块(GSM900/1800MHz)相结合。在无阻挡情况下433MHz通信频段最远传输距离是200～300m。本设备也可通过远程控制对农作物生长环境进行实时监测，同时远程控制中心又可通过GPRS无线汇聚终端对现场设备进行监控。本设备能防雷、防水(防水级别为IP68)，适用于各种恶劣环境。
无线传输监控设备特点及优势
CWSN－TIl－THL型无线温湿度光照度测量终端的优点
高集成：每个无线传感器上汇集温度、湿度和光照度三种数据采集单元。
实时在线监测：433MHz免申请频段按设定时间进行无线数据传输，在无阻挡情况下最远传输距离为200～300m。
低功耗设计：最大功耗为20mW，使用3.6V高效锂电池供电(可更换)，若以10min为数据的传输周期，可持续使用2～3年。
安装使用：本型号外观尺寸小巧(直径×高)是72×53mm，质量为150g，便于安装及运输；结构设计巧妙可使传感器贴近农作物生长的环境，提高测量的精确度；同时用户可以根据自己的需求设置数据传输周期。
保密性：可透明传输，也可数据加密。
适用的物理环境：抗电磁干扰和高绝缘性，防水级别IP68。CWSN－Tll－GPRs型GPRs无线汇聚终端的优点
特性：GPRS终端是整套无线测温系统中的“网关”。可将传感器的数据信息传送给远程控制中心，实现本地数据的远程传输。
实时在线监测：可同时接收多个多种无线传感器发送的数据(最多可同时接收60个)，用户可随时添加、删除传感器个数和种类；测量循环周期以1min为单位，用户可以设置。
电源：内置蓄电池、太阳能充电板及充电电路，无需外接供电，安装使用方便。433MHz通信模块最大输出功率是20mW，GPRS通信模块的最大输出功率为2mW，太阳能充电板功率为15W。在非充电状态连续工作时间为7天(仅供蓄电池供电)。
蓄电池在线监测系统范文第7篇
[关键词]输电线路杆塔倾斜监测系统 zigbee和GSM技术
一、选题背景及其意义
随着科技进步及工农业的现代化发展，用电量大幅上升，对电网供电安全性、可靠性提出了越来越高的要求。架空高压输电线路是电力系统的动脉，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。目前我国对线路等的检测经验还较少，还没有相应的国家标准。另外随着近年来煤矿的大量开采造成形态各异的地下采空区，引起地面沉降、断裂等一系列工程地质灾害，这些采空塌陷区，大多分布广，延伸远，可造成地表输电线路基础倾斜、开裂、杆塔变形、倾倒，引起绝缘子串和地线线夹迈步，电气安全距离不够等问题，当问题扩大时容易造成倒杆断线，电气距离不够引起跳闸等事故。严重威胁输电线路的安全运行。
本论文设计的输电线路杆塔倾斜监测系统，在杆塔发生异常时，能够及时向管理中心汇报相关数据。该系统对于处在采空区的线路杆塔可以进行全天候的监测，能够及时准确的测量由于地面沉降等原因造成的杆塔倾斜角度，当杆塔顺线路或横线路倾斜角度超过预定报警值时，系统可发出报警信息，使工作人员能够及时处理危情，并且大大的减少了人工的巡视次数，提高了杆塔的安全系数。
二、国内外研究动态
近年来，随着经济的发展和社会的进步，越来越多基于网络化、模块化、智能化的系统应用在电网中。但目前我国电网智能化仅处于刚刚起步的阶段，尤其在运行状态检测环节上，和世界上先进发达国家的技术还有较大的差距。同时铁搭运行状态的稳定，是输电环节中的重中之重，因此应研究一套较为合理的杆塔运行状态监控系统，来保证输电环节的稳定。
目前国内已涉及线路监测系统的研究，例如高压输电线路绝缘子带电检测、杆塔故障在线监测、杆塔倾斜测量等。国外在这方面也有较多的研究。该系统采用移动通信网络作为数据传送媒介，为系统的数据传输提供更加简捷、便利的手段。
三、主要研究内容
本论文主要研究杆塔倾斜测量技术，传输线路周围的温度、湿度、气候检测，无线网络数据远程通讯方面的研究。
本文研究的主要内容如下：1、分析研究了倾角传感器的工作原理、GSM技术的工作原理，制定了监测仪设计的硬件和软件总体流程。2、根据监测仪设计方案，选择了该设计中的主要器件。包括倾角传感器的选择、GSM通信模块的选择、太阳能蓄电池的选择等。充分体现了监测仪设计中低成本和低功耗的要求。3、设计了硬件电路，包括微控制器ATmega64A的最小系统、电源电路、通信电路、电压电流转换电路等。4、实现了软件设计，包括系统初始化、A／D信号采集部分程序、按键中断程序等。5、在整体设计中，采取软件和硬件的方式，增强监测仪的抗干扰性和稳定性。6、通过EMC电磁兼容实验等验证了监测仪的稳定性和可行性。
四、研究方案及难点
整个系统的工作过程为：数据采集主模块根据监控中心设置好的采样间隔，定期产生数据采集命令发送到ZigBee主节点，然后由ZigBee主节点将数据采集命令广播给其他ZigBee子节点，ZigBee子节点再将数据采集命令发送给自己的数据采集模块，数据采集模块接到命令后，开始进行倾角、绝缘子拉力以及风向、风速、电源电压等数据的采集。
采集完成之后再发送给ZigBee模块，然后通过各ZigBee子节点将采集到的数据以接力的方式传送给ZigBee主节点，ZigBee主节点将各数据采集模块采集到的数据发送给数据采集主模块。最后由数据采集主模块将所有数据通过串口发送给GSM模块，由GSM模块将数据通过移动通信网络发送到监控中心的GSM模块，再通过串口发给Pc机后台。最后由Pc机完成数据的处理、存储和显示。
该系统的主要模块功能如下：
1.中央处理器。核心微处理器选用ATmega64A，它是由ATMEL公司推出的一款高性能，低功耗的8位AVR微处理器。最高处理速度可达16MHz，其芯片内部集成了大容量的Flash程序存储区和功能丰富强大的硬件接口电路。先进的RISC结构，拥有130条指令，大部分指令执行时间为单个时钟周期。
2.定时时钟模块。实时时钟芯片选用Philips公司生产的串行日历时钟芯片PCF8583.该芯片供电电压范围宽、功耗小、计时准确。
3.数据采集模块。在输电线路杆塔的运行时，数据采集模块主要进行杆塔倾角数据、绝缘子拉力数据以及风向、风速、气温、湿度，电源电压数据的采集。数据采集模块为分层次设计，有主辅之分，主模块除了在完成上述功能以外，还负责将产生的数据采集命令，以及各个节点数据的打包、处理、发送。
4.ZigBee模块。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
5.GSM模块。GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。
使用ARM或者单片机通过RS232串口与GSM模块通信，使用标准的AT命令来控制GSM模块实现各种无线通信功能，它是基于ARM平台，使用嵌入式系统进行开发。有些GSM模块具有“开放内置平台”功能，可以让客户将自己的程序嵌入到模块内的软件平台中。
6.监控中心。包括GSM接收模块和后台管理软件，主要完成杆塔运行状态的实时显示、数据存储以及对于数据采集模块参数的控制。
7.电源模块。本系统包括太阳能电池板和蓄电池，主要为数据采集模块、ZigBee模块和GSM模块提供电能。
8.设计环境。硬件电路以Protel99SE(sP6)为环境进行设计，机械相关的设计以AutoCAD2006为环境进行；软件用c语言编写。
本设计中的杆塔倾角监测系统实现了低成本、低功耗，并采取zigbee及GSM无线通信的技术，实现倾角监测仪与杆塔监控中心的通信。
难点预计出现在倾角计算及程序的设计，再有系统的通信链路的安全，可靠；数据库的安全，主要是权限管理和数据备份。
五、预期成果和可能的创新点
文章论述的铁塔倾斜实时监测系统测量精度高、实时性好、运行成本低。该系统在实际运行过程中拥有较强的可靠性、稳定性具备在恶劣的环境下持续正常工作的能力，保证较长的使用寿命；系统进行操作时，无需记忆复杂的工作指令，应具有美观有好的人机界面；工作人员可以远程对系统进行控制、管理、维护，无需人员到现场。系统通过对塔身状态信息的综合在线监测，实现了倾角状态的全记录并起到预警，告警的功能便于提前采取有效措施，确保电网及通信网络的安全运行。从实际运行结果看系统是一种有效的监测铁塔倾斜的系统，有广阔的应用前景。创新点：为了以后对本系统的功能进行扩展，系统预留一些模拟量输入接口；通讯方式的扩展，支持短信息。
参考文献：
[1]刘君华.现代检测技术与测试监测仪设计[M]西安：西安交通大学出版社，2001
蓄电池在线监测系统范文第8篇
关键词：无线；防护；自动；语音；报警
前言
铁路运输系统是一个大型综合性系统，为保证整个系统的安全、稳期的维护是必要的，但随着列车运行速度的不断提高，特别是近几年多次大提速之后，如何在正常施工维护设备的过程中保证铁路职工的人身安全的问题变得越来越难解决；长期以来，老式室内室外分别盯看、配合通知的方式已无法解决运输速度与人身安全的矛盾，因此，如何利用现代成熟的先进技术，正确及时地获取列车的运行实际位置，自动给予施工者以声音提示，已成为当前保障施工防护中人身安全的当务之急。
1 方案介绍
全自动站场信息无线语音提示系统由监测采集机（既有）、监测站机（既有）、地面信息处理机、手持电台（既有）等组成。
整个功能实现的系统结构图见图1。
图1 系统总体结构图
1.1 各部分组成及作用
1.1.1 监测采集机：实时在线采集站场开关量和模拟量。
1.1.2 监测站机：对监测采集机上送的开关量和模拟量进行综合处理，形成语音提示信息，以串口通讯的方式，在符合发送条件时，将“列车接近、信号开放”等语音提示信息通过声卡发送给地面信息处理机。
1.1.3地面信息处理机：把监测站机送达的语音信息，进行电平转换后加到电台的音频输入接口发射。
1.1.4 手持电台：收听地面信息处理机发送的语音提示信息。
1.2 具体功能实现过程
在微机监测站机中增加声音驱动卡，端口扩展卡。通过专用通讯线连接微机监测站机和地面信息处理机。
在监测软件中增加对进站与出发信号机、熔丝断丝报警、信号机灯丝断丝等关键信号设备的分析，使列车在一接近、二接近、进站信号开放、出发信号开放、熔丝断丝、灯丝断丝、轨道电路异常红光带、信号非正常关闭时输出声音提示信息。
在信号机械室内安装地面信息处理机，接收站机声卡输出的语音信息，然后通过无线对外发送。
室外手持电台与地面信息处理机在相同频点时，即可接收室内发出的无线声音信息。
2 系统功能
2.1 基本功能
自动发送“列车接近、信号开放”等语音提示信息；
自动发送“灯丝断丝、熔丝断丝、异常红光带”等关键报警信息；
监测站机对所产生的语音提示信息进行记录并存储，并提供查询窗口。
2.2 系统特点
投资少。利用既有的微机监测系统，既有的手持台对讲系统，增加少量设备即可完成系统功能。
高可靠性。由于利用了微机监测系统的采样，保证了采样数据的高稳定性和高可靠性。微机监测站机软件又对数据进行了更加全面的分析判断，保证了报警信息的多样性。
自动通知。系统通讯采用自动发送方式，使地面信息处理机以无线方式自动向有关人员通知关键报警信息，使现场施工人员和信号值班员能够及时准确地获取相关信息。
2.3 扩展功能
可利用微机监测的既有网络，将各车站的语音报警信息传送到监测服务器，监测各终端可调看所管辖范围内车站的语音提示信息。
3 设备技术条件
3.1 供电电源
地面信息处理机采用交流电源和蓄电池供电。交流供电电源220V（1±20%）50Hz。在正常情况下，交流供电并对备用蓄电池进行充电（最大充电电流不大于5A），并具有过充过放保护功能。交流电源故障时，自动转换至备用蓄电池供电（标称电压12V）。交流供电恢复后，自动转换至交流供电。
3.2 工作环境要求：工作环境要求应符合表1规定。
表1 环境温度、相对湿度、振动和冲击要求
3.3 安全要求
3.3.1 应符合GB.15842-1995标准的中5.2节有关规定。
3.3.2 产品所有可触及部分之间或可触及部分与地之间的峰值电压均不允许超过72V。
3.3.3 产品设有独立的安全接地端子，并标有安全接地符号。
3.3.4 产品应装有有效断电的熔断器。
3.4 结构要求
3.4.1 结构工艺的一般要求
a.设备的结构应做到构件坚固、造型优美、色彩协调、面板表示清楚，文字使用标准汉字，操作方便、按键可靠。b.设备结构应在不打开机壳就能测量电性能，应留有调制入等必须的测量接口。c.设备结构应便于维修、检测。装卸构件牢固耐用，同型号设备的相同部件应能互换。
3.4.2 天线：天线结构设计应牢固，安装架设方便，应防水、防电化学腐蚀。
3.5 可靠性指标
可靠性指标采用产品平均故障间隔时间MTBF值表示。地面信息处理机MTBF值应不低于600h。
可靠性试验方法应符合GB/T15844.3标准中第9节的有关规定。
3.6 地面信息处理机发射电台性能
3.7 天馈线系统技术要求
工作频率范围：150.875±4MHz。
天线增益：4～8dB（全向）
天线端的标准阻抗：50Ω
电压驻波比（VSWR）≤1.5
极化方向：垂直极化
最大输出功率：不小于10W。
3.8 系统功能指标
3.8.1 列车接近
一是能准确提示接近方向（上行、下行或其它方向）
二是能准确提示一接近、二接近
三是能准确提示进几股道
进站信号开放：能准确提示方向（上行、下行或其它方向）
3.8.2 出发信号开放
一是能准确提示方向（上行、下行或其它方向）
二是能准确提示几道出发
反向列车接近：能准确提示方向（上行、下行或其它方向）
反向列车通知出发：能准确提示方向（上行、下行或其它方向）
信号非正常关闭：能准确提示非正常关闭的信号机名称
熔丝断丝：能准确提示几排几架熔丝断丝
灯丝断丝：能准确提示灯丝断丝的信号机名称
异常红光带：能准确提示出现异常红光带的区段名称
道岔断表示：能准确提示出现道岔断表示的道岔名称
4 结束语
通过以上内容可知：本方案利用既有的信号设备，增加少量的设备就能解决信号工现场维护维修的实际问题。本系统已经在本公司研制成功，应用于铁路信号产品中。
参考文献