自动化技术
0 引言
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随着我国城市轨道交通高速发展，不仅对运行安全有重要要求，对为乘客提供高质量的出行服务也是不断优化的目标。地铁采用新技术与传统技术相比对供电质量的要求大大提高，任何偶然、短暂的供电中断都可能造成难以估量的损失，甚至对行车安全产生极大威胁。因此，采用不间断电源（UPS）作为其电源的保障将会确保地铁安全、准点运行。而目前UPS基本上是工人们定时、定点进行维护，对于UPS的关键部件—蓄电池的健康状态无法准确判断，长期处于过度充放电的自由工作状况，会导致电池过早恶化，使用寿命变短，使用性能得不到发挥[1]。因此对UPS电池进行实时的监控是必不可少的。本系统是由三部分组成，一是UPS电池模拟测试平台；二是监控APP；三是电池管理系统。电池模拟测试平台硬件部分主要包括以下几个模块：WiFi模块；单片机最小系统模块；电池电压、温度、电流模拟信号源模块；散热报警保护模块。APP是基于Android5.0及以上系统进行的开发，满足大多数使用者的要求。其整体构架如图1所示。
微控制器循环采集电压、电流和温度等模拟信号，经过控制器内部处理分析，将获取的数据传送到维护 人员的手机APP中，维护人员对获得的信息参数进行实时的监测，根据使用条件的改变，可对UPS的参数进行优化重新标定。电池管理系统通过CAN总线与测试平台互相通信获取处理信息，并与采集的信号源信息进行比较，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。
■2.1 主控芯片
丙烯酰胺水溶液聚合MCU作为单片机的核心控件，应便于开发、满足功能需求。因此本设计采用40引脚的PIC18F4685芯片，它具有足够的通信接口及丰富的I/O口资源，具有较强的运算能力和中断处理能力，最主要的特点是它内置A/D转换器，无需外部扩展转换电路，同时还具有良好的电磁兼容、抗干扰等特性[2]。最小系统电路包括：晶振电路，复位电路，电源电路。其最小系统连接电路如图2(a)所示。
■2.2 WiFi接口电路设计
为保证地铁列车安全有效运行，中央控制室内装有一套综合监控系统，为便于工作人员查询运行参数，本设计的WiFi模块既要能实现与综合监控中心的无线通信，又要完成与手机间的数据交互。其中，与中央控制主机的通信采
用无线热点模式，与APP通信采用WiFi-
Direct模式，鉴于地铁工作环境等因素，
本设计采用工业级WiFi模块—RS-WC-
201RS。它是业界首款支持WiFi-Direct特
性的WiFi模块，广泛应用于物联网、交通
运输工业等领域[3]。它集成了802.11b/g/
n特性，TCP/IP和WLAN协议栈，可以被
快速移植进入各种应用场景[4]。WiFi与单
片机接口电路如图2(b)所示。
■2.3 CAN接口电路设计
本设计采用的PIC18F4685单片机，
因其拥有内置CAN控制器，可有效简化
基于APP监控的UPS电池管理系统的实现
龙毓亮，史添添
（柳州铁道职业技术学院，广西柳州，545616）
基金项目：2018年度广西高校中青年教师基础能力提升项目：“基于APP监控的UPS电池管理系统研究”（No.2018KY1154）。
摘要：本文所设计的电池监控系统由带有WiFi模块的UPS电池模拟测试平台、基于Android平台的UPS监控APP和电池管理系统三部分组成。其中电池模拟测试平台采用美国微软公司的PIC18F4685单片机作为主控芯片，通过CAN通信与电池管理系统进行信息传输，利用串口连接WiFi模块通过WiFi-Direct与监控APP进行数据交互，从而实现采集数据、诊断报警、参数标定的功能，达到实时监测的目地。
关键词：UPS；WiFi ；APP；单片机自助饮水机
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CAN接口的电路设计，当电池模拟测试平台与电池管理系统进行连接时，只需外接CAN总线驱动器PCA82C250即可。CAN通信接口电路如图2(c)所示。
■2.4 模拟信号采集电路设计
为较好完成对UPS电池的实时监测保护，本系统先利用“12V，24W ”的灯泡模拟UPS电池持续工作发热的过程，用继电保护系统作为灯泡亮灭的开关，通过电池管理系统采集到的模拟信号和通过CAN通信交互得到的信息进行比较，能达到输出控制风扇运转、报警等功能既满足管理系统设计需求。主控芯片通过数字电位器X9C103外接1路电压模拟信号、1路电流模拟信号和1路温度模拟信号进行数据的采集，同时也通过对数字电位器的进行控制达到对信号源进行标定的目地。采集电路设计如图2(d)所示。
3 监控APP
本系统APP基于Android5.0以上开发，采用B/S架构模式，以HTTP的JSON解析方式实现数据交互，然后按照MVC模式设计完成各个功能模块[5]。本APP利用Android studio软件完成开发，相较于其它开发软件它开发界面友好、简单、响应快速快，能较好的适用于不同屏幕大小的Android手机。作为UPS电池实时监控客户端，应具有以下功能：
（1）注册登录功能：本设计的目标是便于维护人员对UPS电池参数进行实时掌握，进而分析，完善对电池的保护。验证成功既完成连接，可进行数据交互，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）数据上传下载功能：设计的APP能够访问地铁综合控制中心，当手机处于网络连接状态时可将获取的UPS 数据进行上传，通过监控中心分析获取优化标定数据，在对UPS电池管理系统进行参数校正；当手机没有连网状态，可查询本地以保存的历史故障表，获得最有效信息。（4）故障报警功能：当获取的参数值，超过优化后的预设值，界面能弹出警告提醒，维护人员根据异常参数比对历史故障表进行检修，有效提高检修时间。APP的首界面如图3(a)所示,APP数据查询界面如图3(b)所示。
so.csdn/api/v3/search?p=1&t=all&q=图3 APP界面展示
4 结论
针对课题组已开发的电池管理系统，完成基于APP监
（下转第51页）
76 | 电子制作 2021年05月
信息工程
5 结束语
本文分析了TDMA和TDM系统的特点，针对其不同，分别设计并研究了适用于TDMA的前馈型定时同步环路和适用于TDM系统的反馈型定时同步环路，并对其性能进行了分析和仿真。仿真结果及工程应用结果表明，我们所提出的基于平方滤波定时误差估计和重采样定时误差消除的定时同步环路可满足系统指标要求。
图8 2倍数据仿真结果
参考文献
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控的UPS电池管理平台的研究，可实现网络连接、诊断报警、参数标定和继电保护等功能达到了预期目标。本系统的不足之处是对电池进行1路模拟量的探究，硬件通信设计不够完善，但作为各大地铁公司培训、各高校学生基础性研究具有一定的参考价值。
参考文献
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（上接第76页）
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