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远距离wifi模块UPS电池管理系统APP监控实现

发布日期:2021-12-15  浏览次数:2276
远距离wifi模块UPS电池管理系统APP监控实现,随着城市轨道交通的快速发展,在保证运营安全的同时,更好地为乘客提供优质的出行服务也是城市不断优化的目标。与传统技术相比,地铁采用新技术对供电质量提出了更高的要求,任何偶然的、短暂的供电中断都会造成难以估计的损失,甚至危及行车安全。所以,以UPS为电源的不间断供电将保证地铁的安全、准点运行。且UPS现在基本上都是员工定时,对UPS的关键部件——蓄电池的健康状态无法准确判断,长时间处于过度充放电状态下,会导致电池过早恶化,寿命变短,无法发挥其使用性能。所以UPS电池的实时监测就显得尤为重要。

该系统包括三个部分,一是UPS电池仿真测试平台,二是监控APP,三是电池管理系统。电池组模拟测试平台的硬件模块主要包括远距离wifi模块、MCU小系统模块、电池电压、温度、电流模拟源和散热报警保护模块等几个模块。该APP采用Android5.0和以上系统开发,以满足用户需求。单片机对模拟的电压、电流、温度信号进行循环采集,通过控制器内部处理分析,把采集到的数据传输到维修人员的手机APP上,并由维修人员实时监控得到的信息参数,UPS的参数可以根据使用条件的变化进行重新标定。该系统通过CAN总线与测试平台通讯,以获得处理信息,并与采集到的信号源进行对比,控制散热报警保护模块,从而达到对UPS电池实时监控保护的目地。

主控芯片MCU作为单片机的控制核心,应易于开发,满足功能要求。所以本设计使用了PI芯片40引脚,该芯片通讯接口充足,I/O口丰富,具备强大的运算能力和中断处理能力,其主要特点是内置A/D转换器,无需外接扩展转换电路;并有较好的电磁兼容性、抗干扰性能。系统的小化电路有:晶振电路、复位电路、功率电路。

远距离wifi模块接口电路设计为确保地铁列车安全、高效地运行,在中控室安装了综合监控系统,为了方便员工对运行参数的查询,本设计的远距离wifi模块可实现与综合监控中心无线通讯,再次完成与手机之间的数据交互。对中控主机的通讯采用无线热点方式,APP通讯采用WiFiDirect方式,考虑到地铁工作环境等因素,本设计采用了工业级WiFi模块——CV5200。作为业界支持Wi-Fi-Direct特性的WiFi模块,在物联网,交通运输等行业中有着广泛的应用。该协议集802.11b/g/n特性于一身,可快速移植到多种应用场景中,并可迅速移植到多种应用场合。

CAN接口电路设计本设计采用PI单片机,由于它具有内建CAN控制器,当电池模拟测试平台连接电池管理系统时,可以有效地简化CAN接口的电路设计,只要外部CAN总线驱动器PCA82C250即可。

为了更好地完成对UPS电池的实时监控保护,采用了“12V,”24W的"灯泡模拟UPS电池持续发热的过程,并以继电器保护系统作为灯泡亮灭开关,将采集的模拟信号与CAN通讯交互所获得的信息进行对比,就可以实现输出控制风扇运转。报警器等功能同时满足系统设计的要求。主芯片X9C103是由数字电位器X9C103外接模拟电压信号,1路电流模拟信号和1路温度模拟信号,用于数据采集,并通过数字电位器的控制来达到标定信号源的目地。

该系统APP基于Android平台开发,采用B/S体系结构模式,通过JSON解析的HTTP进行数据交互,再按MVC模式进行各功能模块的设计。该APP使用Androidstudio软件完成开发,与其他开发软件相比,开发界面友好,操作简单,响应速度快,可以很好地适应不同屏幕尺寸的Android手机。UPS电池作为UPS实时监测客户端,应具备如下功能:

(1)注册登录功能:本设计的目的是方便维修人员实时掌握UPS电池参数,并进一步分析、完善电池保护。所以设计的注册和登录功能必须仅限于与企业级相关的人员,只有成功注册后,才能获得WiFi-Direct的帐号和密码,并将注册工号与名字绑定,保证“一人一码”的注册形式。

(2)远距离wifi模块WiFi-Direct连接功能:每个UPS电池监测系统都有独特的一套SSID帐号和口令,用户通过企业经理获得相应的登录权限。登陆后打开手机与UPS电池模拟测试平台的WiFi直连功能,使用WiFi-Direct两种方式建立通讯,手工输入密码并发送到主芯片进行验证;确认成功地完成连接,可以进行数据交互,将获取的数据显示到数据查询界面,并保存到本地手机数据库。

(3)数据上载下载功能:设计的APP可接入地铁综合控制中心,可以在移动电话联网状态下,将采集到的UPS数据上传,通过监控中心分析得到佳定标数据;UPS电池管理系统在UPS电池管理系统中进行参数校正,当手机无连接状态时,可以查询本地保存的历史故障表,获取有效的信息。

(4)故障报警器功能:当采集到的参数值,优化预设定值后,界面会弹出警报提示,维修员根据异常参数与历史故障表进行检修,有效地提高了检修时间。

在此基础上,完成了基于远距离wifi模块APP监控的UPS电池管理平台的研制,实现了网络连接、诊断报警、参数标定、继电保护等功能。
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