閥控鉛酸蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2021-08-14 23:08
閥控密封鉛酸蓄電池是應(yīng)急電源中的重要組成部分,作為獨(dú)立于城市供電網(wǎng)絡(luò)之外的備用電源,被廣泛運(yùn)用于各種消防建筑行業(yè),其使用安全與壽命也得到了越來(lái)越廣泛的重視。然而在實(shí)際工程使用中,很多現(xiàn)場(chǎng)使用人員由于缺乏專業(yè)的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)與方法,且鉛酸蓄電池缺少必要的監(jiān)控措施與設(shè)備,致使大量鉛酸電池在使用過(guò)程中無(wú)法正常供電,對(duì)企業(yè)和社會(huì)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)危害。因此,建立電池運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以有效發(fā)現(xiàn)EPS中電池的潛在威脅,對(duì)提高應(yīng)急電源運(yùn)行可靠性,延長(zhǎng)鉛酸蓄電池使用壽命具有十分重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文主要針對(duì)地鐵與城市照明中應(yīng)急電源電池的缺乏監(jiān)控與維護(hù)問(wèn)題,從鉛酸電池充放電工作方式出發(fā),對(duì)鉛酸電池內(nèi)部的電化學(xué)工作原理與失效形式進(jìn)行深入探討,分析了電池故障時(shí)的外在的性能參數(shù)表現(xiàn),確定了一套閥針對(duì)控密封鉛酸蓄電池的在線監(jiān)測(cè)方案,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電壓、外殼溫度和內(nèi)阻的遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)利用MATLAB采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與支持向量機(jī)對(duì)電池荷電狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。本文主要工作內(nèi)容有如下幾點(diǎn):1.總結(jié)分析了國(guó)內(nèi)外鉛酸電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。2.研究并分析了鉛酸蓄電池的工作原理與工作特點(diǎn),電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性能衰...
【文章來(lái)源】:江蘇科技大學(xué)江蘇省
【文章頁(yè)數(shù)】:86 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 選題研究背景及意義
1.2 .國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.3 .本文主要工作內(nèi)容
第二章 電池工作原理與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.1 閥控鉛酸蓄電池特性與工作原理
2.1.1 蓄電池工作原理
2.1.2 鉛酸蓄電池失效原因
2.2 鉛酸蓄電池性能參數(shù)
2.2.1 電池電壓
2.2.2 電流
2.2.3 溫度
2.2.4 內(nèi)阻
2.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
2.3.1 設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)
2.3.2 總體方案設(shè)計(jì)
2.3.3 電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案
2.4 本章小結(jié)
第三章 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
3.1 MCU電路
3.2 電源電路設(shè)計(jì)
3.3 內(nèi)阻測(cè)量信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)
3.3.1 信號(hào)發(fā)生電路原理
3.3.2 硬件電路設(shè)計(jì)
3.4 內(nèi)阻測(cè)量響應(yīng)信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)
3.4.1 響應(yīng)信號(hào)處理電路原理
3.4.2 濾波電路設(shè)計(jì)
3.4.3 放大電路設(shè)計(jì)
3.4.4 整流電路設(shè)計(jì)
3.5 電壓與溫度監(jiān)測(cè)電路分析
3.5.1 電壓測(cè)量電路設(shè)計(jì)
3.5.2 溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)
3.6 RS-232 通訊電路設(shè)計(jì)
3.7 數(shù)據(jù)集中器硬件電路設(shè)計(jì)
3.7.1 modbus通訊電路設(shè)計(jì)
3.7.2 電流測(cè)量與環(huán)境溫度采集
3.8 硬件電路防干擾設(shè)計(jì)與PCB繪制
3.9 本章小結(jié)
第四章 電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件框架
4.2 編譯環(huán)境說(shuō)明
4.3 傳感器模塊軟件程序
4.4 數(shù)據(jù)集中器軟件程序
4.4.1 Modbus RTU
4.4.2 DS18b20
4.4.3 電流測(cè)量程序
4.5 運(yùn)行效果分析
4.5.1 電壓測(cè)試
4.5.2 溫度測(cè)試
4.5.3 內(nèi)阻測(cè)試
4.5.4 測(cè)試分析
4.6 本章小結(jié)
第五章 基于MATLAB的鉛酸蓄電池荷電狀態(tài)估計(jì)
5.1 電池荷電狀態(tài)
5.1.1 SOC的定義
5.1.2 電池SOC意義
5.1.3 電池SOC預(yù)測(cè)方法
5.1.4 待測(cè)電池原始參數(shù)
5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法
5.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法概述
5.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
5.2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立
5.3 支持向量機(jī)算法
5.3.1 支持向量機(jī)原理概述
5.3.2 支持向量機(jī)建模
5.4 支持向量機(jī)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比
5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
總結(jié)
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]2017年鉛酸蓄電池及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述[J]. 肖玥,陳志雪,孔德敏. 蓄電池. 2018(06)
[2]深度探討鉛酸蓄電池的工作原理及維護(hù)技術(shù)[J]. 崔建國(guó),寧永香. 山西電子技術(shù). 2018(06)
[3]電力鉛酸電池智能養(yǎng)護(hù)運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 李方軍,宋曦,張磊. 電子世界. 2018(16)
[4]基于STC15F2K60S2的智能開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)[J]. 杜春暉,王杰,秦靜筠,倪晨雯. 信息系統(tǒng)工程. 2018(07)
[5]標(biāo)準(zhǔn)化EPS應(yīng)急電源在地鐵車站中的應(yīng)用研究[J]. 肖振鵬. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2018(18)
[6]鉛酸蓄電池的發(fā)展、現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J]. 邵勤思,顏蔚,李愛(ài)軍,張久俊. 自然雜志. 2017(04)
[7]汽車用鉛酸蓄電池SOC預(yù)測(cè)研究[J]. 陳富安,李江江. 電源技術(shù). 2017(04)
[8]閥控式鉛酸蓄電池的等效電路模型和參數(shù)辨識(shí)[J]. 張文圳,張延華,楊睿哲. 電源技術(shù). 2017(03)
[9]閥控鉛酸蓄電池過(guò)早失效的原因與維護(hù)分析[J]. 李冠華. 現(xiàn)代鹽化工. 2016(05)
[10]動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在機(jī)房環(huán)境中的應(yīng)用[J]. 付強(qiáng). 新媒體研究. 2015(16)
碩士論文
[1]基于SVM和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的短時(shí)交通流預(yù)測(cè)與實(shí)現(xiàn)[D]. 余濤.南京郵電大學(xué) 2018
[2]異型件充液拉深成形工藝參數(shù)優(yōu)化[D]. 楊瀟.南京航空航天大學(xué) 2018
[3]全數(shù)字控制1kW單相應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì)[D]. 李連峰.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2017
[4]電池內(nèi)阻測(cè)量及補(bǔ)償方法研究[D]. 張甫帥.哈爾濱理工大學(xué) 2016
[5]閥控式密封鉛酸蓄電池遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)系統(tǒng)研究[D]. 李韋韋.東南大學(xué) 2015
[6]變電站蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李文文.西南交通大學(xué) 2014
[7]風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)電池監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[D]. 姜飛飛.華北電力大學(xué) 2014
[8]蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 杜愛(ài)賓.華北電力大學(xué)(河北) 2010
[9]蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D]. 史相玲.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
[10]20kW車用鉛酸電池智能管理系統(tǒng)[D]. 楊詩(shī)佳.浙江大學(xué) 2008
本文編號(hào):3343348
【文章來(lái)源】:江蘇科技大學(xué)江蘇省
【文章頁(yè)數(shù)】:86 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 選題研究背景及意義
1.2 .國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.3 .本文主要工作內(nèi)容
第二章 電池工作原理與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.1 閥控鉛酸蓄電池特性與工作原理
2.1.1 蓄電池工作原理
2.1.2 鉛酸蓄電池失效原因
2.2 鉛酸蓄電池性能參數(shù)
2.2.1 電池電壓
2.2.2 電流
2.2.3 溫度
2.2.4 內(nèi)阻
2.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
2.3.1 設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)
2.3.2 總體方案設(shè)計(jì)
2.3.3 電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案
2.4 本章小結(jié)
第三章 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
3.1 MCU電路
3.2 電源電路設(shè)計(jì)
3.3 內(nèi)阻測(cè)量信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)
3.3.1 信號(hào)發(fā)生電路原理
3.3.2 硬件電路設(shè)計(jì)
3.4 內(nèi)阻測(cè)量響應(yīng)信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)
3.4.1 響應(yīng)信號(hào)處理電路原理
3.4.2 濾波電路設(shè)計(jì)
3.4.3 放大電路設(shè)計(jì)
3.4.4 整流電路設(shè)計(jì)
3.5 電壓與溫度監(jiān)測(cè)電路分析
3.5.1 電壓測(cè)量電路設(shè)計(jì)
3.5.2 溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)
3.6 RS-232 通訊電路設(shè)計(jì)
3.7 數(shù)據(jù)集中器硬件電路設(shè)計(jì)
3.7.1 modbus通訊電路設(shè)計(jì)
3.7.2 電流測(cè)量與環(huán)境溫度采集
3.8 硬件電路防干擾設(shè)計(jì)與PCB繪制
3.9 本章小結(jié)
第四章 電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件框架
4.2 編譯環(huán)境說(shuō)明
4.3 傳感器模塊軟件程序
4.4 數(shù)據(jù)集中器軟件程序
4.4.1 Modbus RTU
4.4.2 DS18b20
4.4.3 電流測(cè)量程序
4.5 運(yùn)行效果分析
4.5.1 電壓測(cè)試
4.5.2 溫度測(cè)試
4.5.3 內(nèi)阻測(cè)試
4.5.4 測(cè)試分析
4.6 本章小結(jié)
第五章 基于MATLAB的鉛酸蓄電池荷電狀態(tài)估計(jì)
5.1 電池荷電狀態(tài)
5.1.1 SOC的定義
5.1.2 電池SOC意義
5.1.3 電池SOC預(yù)測(cè)方法
5.1.4 待測(cè)電池原始參數(shù)
5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法
5.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法概述
5.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
5.2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立
5.3 支持向量機(jī)算法
5.3.1 支持向量機(jī)原理概述
5.3.2 支持向量機(jī)建模
5.4 支持向量機(jī)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比
5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
總結(jié)
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]2017年鉛酸蓄電池及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述[J]. 肖玥,陳志雪,孔德敏. 蓄電池. 2018(06)
[2]深度探討鉛酸蓄電池的工作原理及維護(hù)技術(shù)[J]. 崔建國(guó),寧永香. 山西電子技術(shù). 2018(06)
[3]電力鉛酸電池智能養(yǎng)護(hù)運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 李方軍,宋曦,張磊. 電子世界. 2018(16)
[4]基于STC15F2K60S2的智能開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)[J]. 杜春暉,王杰,秦靜筠,倪晨雯. 信息系統(tǒng)工程. 2018(07)
[5]標(biāo)準(zhǔn)化EPS應(yīng)急電源在地鐵車站中的應(yīng)用研究[J]. 肖振鵬. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2018(18)
[6]鉛酸蓄電池的發(fā)展、現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J]. 邵勤思,顏蔚,李愛(ài)軍,張久俊. 自然雜志. 2017(04)
[7]汽車用鉛酸蓄電池SOC預(yù)測(cè)研究[J]. 陳富安,李江江. 電源技術(shù). 2017(04)
[8]閥控式鉛酸蓄電池的等效電路模型和參數(shù)辨識(shí)[J]. 張文圳,張延華,楊睿哲. 電源技術(shù). 2017(03)
[9]閥控鉛酸蓄電池過(guò)早失效的原因與維護(hù)分析[J]. 李冠華. 現(xiàn)代鹽化工. 2016(05)
[10]動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在機(jī)房環(huán)境中的應(yīng)用[J]. 付強(qiáng). 新媒體研究. 2015(16)
碩士論文
[1]基于SVM和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的短時(shí)交通流預(yù)測(cè)與實(shí)現(xiàn)[D]. 余濤.南京郵電大學(xué) 2018
[2]異型件充液拉深成形工藝參數(shù)優(yōu)化[D]. 楊瀟.南京航空航天大學(xué) 2018
[3]全數(shù)字控制1kW單相應(yīng)急電源的研究與設(shè)計(jì)[D]. 李連峰.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2017
[4]電池內(nèi)阻測(cè)量及補(bǔ)償方法研究[D]. 張甫帥.哈爾濱理工大學(xué) 2016
[5]閥控式密封鉛酸蓄電池遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)系統(tǒng)研究[D]. 李韋韋.東南大學(xué) 2015
[6]變電站蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李文文.西南交通大學(xué) 2014
[7]風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)電池監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[D]. 姜飛飛.華北電力大學(xué) 2014
[8]蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 杜愛(ài)賓.華北電力大學(xué)(河北) 2010
[9]蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D]. 史相玲.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
[10]20kW車用鉛酸電池智能管理系統(tǒng)[D]. 楊詩(shī)佳.浙江大學(xué) 2008
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