蓄电池实时监测系统的研究与设计

摘要

随着信息技术快速发展，蓄电池在通信基站中发挥着重要的作用。蓄电池是通信基站电源系统的重要组成部分，为通信设备的正常运行提供了安全、可靠、稳定的保证。蓄电池在使用过程中不能得到合理的使用，其使用寿命急剧缩短，甚至直接影响到系统或者设备不能正常工作，因此对蓄电池实时监测系统的研究具有十分重要的意义。
　　本文正是针对基站蓄电池的实时运行状态的监测而提出了蓄电池实时监测系统。本文首先介绍了课题的背景，阐述了蓄电池实时监测系统的发展过程，根据现有的技术提出了蓄电池实时监测系统的总体方案。系统以STM32作为主控制器，通过采集蓄电池的实时运行参数，并对蓄电池状态进行监测，及时发现故障做出反应，并将相关数据实时地保存在FLASH中，进而实现蓄电池的实时监测。
　　本文重点阐述了系统的数据采集，主控单元，故障诊断等软硬件设计与实现及基于RBF神经网络算法的蓄电池剩余容量估算。系统采用智能监测电池芯片DS2438，通过单总线方式与主控制器通信，实现对蓄电池的电压、电流、温度等参数的实时监测;运用RBF神经网络算法估算出蓄电池的剩余容量，并论证了该算法的可行性与正确性。
　　经过大量的实验测试与研究表明:系统能稳定可靠运行，能够实现蓄电池状态监测分析诊断，及时发现可能失效或已经失效的蓄电池，通过监测电池健康状况，维护人员可以及时剔除落后电池，做到早更换、早处理，达到节约能源、保障基站备用电源系统实时稳定地工作。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要工作及结构

第2章 系统总体方案设计

2．1 系统功能要求

2．2 系统总体设计方案选择

2．3 方案关键技术介绍

2．3．1 单总线技术

2．3．2 神经网络算法

2．4 系统总体设计

2．5 本章小结

第3章 蓄电池监测系统硬件电路设计

3．1 系统硬件总体设计方案

3．2 主控模块单元

3．2．1 主控模块方案确定

3．2．2 微处理器简介

3．2．3 微处理器硬件电路设计

3．3 数据采集模块设计

3．3．1 电池监测芯片DS2438

3．3．2 电池电压数据采集

3．3．3 电池电流数据采集

3．3．4 温度数据采集

3．4 单总线模块设计

3．5 系统通讯模块设计

3．6 电源部分模块设计

3．9 LCD显示接口电路设计

3．10 数据存储电路设计

3．11 本章总结

第4章 蓄电池监测系统的软件设计

4．1 系统总体软件设计

4．2 DS2438编程设计

4．3 蓄电池电流采样

4．4 蓄电池电压采集

4．5 蓄电池温度采集

4．6 单总线器件搜索设计

4．7 通信协议设计

4．8 软件抗干扰技术

4．9 本章小结

第5章 蓄电池剩余容量算法的研究与设计

5．1 电池剩余容量及其寿命影响因素

5．1．1 电池剩余容量

5．1．2 电池剩余容量的影响因素

5．2 常用的蓄电池剩余容量估算方法介绍

5．3 基于神经网络的剩余容量的估算

5．3．1 神经网络

5．3．2 基于神经网络的蓄电池剩余容量的建模

5．3．3 RBF神经网络学习算法

5．3．4 RBF神经网络算法的设计

5．4 算法性能分析及结论

第6章 系统实验及误差分析

6．1 实验数据及数据分析

6．2 蓄电池的故障分析

6．3 基于RBF神经网络的SOC预测

6．4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文

附图B 攻读硕士学位期间所参加的科研项目