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物联网蓄电池检测交付最佳实践

更新时间:2024-01-02

1概述

1.1背景

编写本文档的主要目的,旨在负责明确物联网IPSIP中蓄电池检测设备所要达成的总体目标,指导与规范在实施中会涉及的工程和技术要素,以保证项目实施的参与成员能按照规范要求高质、高效、按时地完成设备安装、接线、调试上线及相关功能配置任务。

本文包含蓄电池检测设备的拓扑信息,方便实施人员和管理员日后维护时,及时掌握网络情况和网络架构。其实包含蓄电池检测设备的安装标准及施工工艺。

1.2适用对象

本文档的适用对象主要是负责本次项目网络设计和实施的网络设计人员、维护人员及项目实施小组的相关成员。

2蓄电池检测设备产品介绍

信锐蓄电池监测系统主要包括蓄电池单体检测模块、蓄电池组汇集模块、电流霍尔传感器、蓄电池检测显示屏等 4 部分,蓄电池监测终端通过 485 线与采集主机/串口服务器连接,将采集的数据传送给信锐物联网IPSIP动环监测系统,实现对蓄电池运行状态进行实时监测,一旦出现风险和故障时,及时供告警信息。全面保障机房 UPS、蓄电池的运行安全。

2.1蓄电池单体检测模块

1、我们的蓄电池单体检测模块有6款,分别是:SI-BA-DTS-12V、SI-BA-DTS-12V(V2.0)、SI-BA-DTIR-12V(内阻检测版)、SI-BA-DTIR-2V(内阻检测版)、SI-BA-DTR-12V (内阻检测版) 、SI-BA-DTR-12V (内阻检测版),产品型号可通过模块上的型号看到,如下图;

2、 SI-BA-DTS-12V是最早出货版本,用于12V单节蓄电池检测,由蓄电池组汇集模块给单体模块供电,所以早期的蓄电池组汇集模块的是24V的电源,当前已不发货

3、 SI-BA-DTS-12V(V2.0)是目前发货的版本,用于12V单节蓄电池检测,由每节蓄电池给单体模块供电;

4、 SI-BA-DTIR-12V/2V(旧内阻检测版)适用于需要内阻检测的场景,分别用于12V和2V的单节蓄电池检测,和蓄电池组汇集模块的互连接口都是电话线接口;

5、SI-BA-DTR-12V/2V (新内阻检测版)是最新替换SI-BA-DTIR-12V/2V的型号,支持连接SI-BA-AG-240U(电压版)组端模块,是网口接口。

2.2蓄电池组汇集模块

1、蓄电池组汇集模块有2款,分别是:SI-BA-AG-240U、SI-BA-AGIR-240U(内阻检测版);

2、SI-BA-AG-240U搭配SI-BA-DTS-12V旧版单体(已停产)使用,CH01-CH04每个接口可以接入24节,最多检测96节蓄电池;搭配SI-BA-DTS-12/2V(V2.0)版和SI-BA-DTR-12V/2V (新内阻检测版)单体使用,CH01和CH02为一个环路, CH03和CH04为一个环路,每个环路可以接入120节,最多检测240节蓄电池,和单体模块互连接口都为网线接口;

4、 SI-BA-AGIR-240U(已停产)搭配SI-BA-DTIR-12V/2V(旧内阻版,已停产)单体使用,CH01-CH04都有上下两个接口,每个CH0X接口都是一个环路,每个环路可以接入60节,最多检测240节蓄电池,和单体模块互连接口都为电话线接口;

2.3蓄电池组端电流霍尔传感器

电流霍尔传感器有多款,如:SI-BA-CT-200A、SI-BA-CTIR-200A(内阻检测版,已停产);

2.4蓄电池检测显示屏

蓄电池检测显示屏有2款,分别是:SI-BA-HMI-7、SI-BA-ZNXS-7C(内阻检测版,已停产);

2.5蓄电池检测工堪指导

版本

电压版

旧内阻版(已停产)

新内阻版

选型标准

蓄电池单体检测模块

SI-BA-DTS-12V(V2.0)

SI-BA-DTIR-12V/2V

SI-BA-DTR-12V/2V

采用连接线接到每一节蓄电池的正负极上,每一节蓄电池单体监测模块使用网线连接,1节电池1台

蓄电池组汇集模块

SI-BA-AG-240U

SI-BA-AGIR-240U

SI-BA-AG-240U

所有的单体监测模块首尾连接,串接到蓄电池组汇集模块上,1组电池1台

电流霍尔传感器

SI-BA-CT-200A

SI-BA-CTIR-200A

SI-BA-CT-200A

电线穿过电流霍尔传感器,注意电流方向,1组电池1台

蓄电池检测显示屏

SI-BA-HMI-7

SI-BA-ZNXS-7C

SI-BA-HMI-7

连接蓄电池组汇集模块和数据转发器-串口版,实现数据整,1台UPS 1台,最多可以接10组蓄电池

工勘指导

1、确定客户需要检测的蓄电池参数,是否需要内阻检测;

2、确认蓄电池的节数和电压,一般有2V和12V,我们设备只支持这两种电压;

3、确定蓄电池组数,一组蓄电池要用一个蓄电池组汇集模块(电压版和内阻版一个蓄电池组汇集模块都支持检测240节电池),电流霍尔互传感器的型号根据电池组的最大工作电流来确定。

4、由于一个蓄电池显示屏接采集主机的一个485接口上报所有电池数据,所以一个显示屏里面带载的电池节数不能超过240节,电池组数不能超过10组;

工勘输出结果

单体监测模块数量=蓄电池数量

蓄电池组汇集模块数量=蓄电池组数量(所有蓄电池串在一起的为1组)

电流霍尔传感器数量=蓄电池组数量

蓄电池检测显示屏数量= 蓄电池节数/240(电池组数不能超过10组)

3蓄电池检测设备安装接线指导

3.1产品外观

蓄电池监测系统组件产品外观如下图所示:

3.2安装步骤及要求

固定蓄电池组汇集模块、蓄电池检测显示屏位置

蓄电池组汇集模块位置采用双耳固定,固定于电池架上,尽量固定在电池架前端。

蓄电池检测显示屏采用采用双耳固定安装于机柜,安装位置根据现场情况定,如下图:

安装单体采集线缆

     1.电池单体模块与电池之间采用开口垫片加电池线连接,接线时注意单体采集线U型端子需要紧固在铜排上面,极柱螺丝要旋紧,如下图:  

注意事项:单体采集线U型端子不能安装在电池极柱和铜排连接条之间,否则当电池过电流时,U型端子上会产生压降,如果U型端子没有安装好,同时遇到较大的电池电流,将产生较大的压降和电能损耗并产生热量,影响电池对UPS的供电效果,严重的还可能导致火灾等重大事故。

2.电压采集线,红色线与蓄电池正极极柱的铜鼻子对插,黑色线与蓄电池负极的铜鼻子对插。如下图:

安装单体监控模块    

接完整组单体线之后,将单体模块与测试线的白色端子连接,并确保可靠,并使用模块背面的3M胶固定模块,模块可固定在蓄电池上或电池架上,需根据现场情况来固定单体模块,如下图:

3.3接线规范

单体模块与蓄电池组汇集模块通讯连接-电压版/新内阻版

电池单体模块间的连接采用T568B标准通讯网线,用于通讯,单体模块无序号,开机时自动编号。

一个汇集模块可以支持接240节单体,CH01和CH02为一个环路,可接120节, CH03和CH04为一个环路,可接120节。

CH01接第1节模块的IN口,第1节模块OUT接第2节模块IN,以此类推,第120节的OUT接回汇集模块的CH02。CH03接第121节模块的IN口,第121节模块OUT接第122节模块IN,以此类推,第240节的OUT接回汇集模块的CH04。

网线水晶头要插接到位,必须听到“咔擦一声”,否则水晶头就没有插好,需要从新插好,多次都插不好可调整水晶头背部的栓条,或更换网线。如下图:

单体模块与蓄电池组汇集模块通讯连接-旧内阻版

电池单体模块间的连接采用发货自带电话线用于通讯,单体模块无序号,开机时自动编号。

一个汇集模块可以支持接240节单体,CH01、CH02、CH03和CH04各为一个环路,都可接60节,每个通道都有上下两个接口,如下图:

CH01-上接口接第1节模块的IN口,第1节模块OUT接第2节模块IN,以此类推,第60节的OUT接回汇集模块的CH01-下接口。CH02-上接口接第61节模块的IN口,第61节模块OUT接第62节模块IN,以此类推,第120节的OUT接回汇集模块的CH02-下接口,其他通道以此类推进行接线。

电话线水晶头要插接到位,必须听到“咔擦一声”,否则水晶头就没有插好,需要从新插好,多次都插不好可调整水晶头背部的栓条,或更换电话线。

组端电压、电流连接

蓄电池组汇集模块采集蓄电池组端电流接线。霍尔电流传感器接蓄电池组汇集模块的电流接口(4个接口的),霍尔电流传感器箭头方向是电流的方向。如果接在总正极端入线,则霍尔电流传感器箭头指向蓄电池正极接线柱出线,如果接在总节负极,箭头远离蓄电池负极接线柱;霍尔电流传感器自带的接线不能随便进行延长,接线如下图:

蓄电池组汇集模块采集蓄电池组端电压接线,使用自带的电压连接线把第1节蓄电池正级和最后1节蓄电池的负级组成回路,并且接到蓄电池组汇集模块的终端电压接口(3个接口的)。接线如下图:

蓄电池组汇集模块与蓄电池检测显示屏连接

蓄电池组汇集模块与蓄电池检测显示屏采用RS485通讯连接,蓄电池组汇集模块RS485接口采用标准T568B直通网线接口,网线棕线为485+,棕白线为485-,与蓄电池检测显示屏COM1口或者汇集接口对接,如下图:

COM1口或者汇集接口都是带电源输出的,可以给汇集模块供电,一个显示屏最多可以给2个汇集模块供电;汇集模块用显示屏供电时无需再接独立电源,避免设备烧掉;3个以上汇集模块串接,第3个汇集模块要用独立电源供电,同时RS485_S接口的网线要把除通信用的棕白/棕外的多余线芯去掉,避免设备烧掉;

蓄电池显示屏和采集主机接线

使用标准T568B直通网线一端的7线(棕白)芯接入485信号的A端,8线(棕)芯接入485信号的B端,其他没有使用到的线芯剪掉避免短路,另一端的网口接口在3.0的采集主机任一PRS485接口,如下图:

整体接线拓扑-电压版/新内阻版

整体接线拓扑-旧内阻版

4蓄电池检测设备组网拓扑详细设计

4.1组网拓扑设计

拓扑说明:

  1. 采集主机PRS485接口接到蓄电池显示屏的RS485接线端子
  2. 拓扑里面所有用到的网线都必须使用T-568B直通线序网线。
  3. 蓄电池显示屏的COM1口接到组端汇集模块的RS485左边接口,一个显示屏串接不能超10个汇集组端模块,单体电池模块数量不能超过240节
  4. 电压版/新内阻版组端汇集模块的CH01口接第一节单体模块的in口,out口接第二节单体模块in口,以此类推,最后一节单体模块的out口接回来CH02口。
  5. 旧内阻版组端汇集模块的CH01-上接口接第一节单体模块的in口,out口接第二节单体模块in口,以此类推,最后一节单体模块的out口接回来CH01-下接口,其他通道以此类推。

4.2安装布线规范

1)物联网平台控制器安装说明:

设备

接口

说明

物联网平台控制器

Eth2-3

下联连接采集主机或普通交换机

Eth1

如果需要上外网,此接口用于上联其它设备

2) 采集主机安装说明:

设备

接口

说明

采集主机

WAN

最后一个接口用于上联普通交换机或物联网平台控制器

智能PRS485接口

下接蓄电池显示屏

4.3网络IP地址设计

1)IP地址段设计说明

设备类型

管理IP网段

备注

物联网平台控制器

192.168.1.1/24

物联网平台控制器管理IP

采集主机

192.168.1.2-10/24

采集主机管理地址

5蓄电池检测设备调试上线指导

5.1蓄电池本地调试

5.1.1汇集模块调试(通过显示屏)

1、蓄电池监测模块设备都已经按照之前的安装接线指导完成对应操作,接下来需要对组端汇集模块进行参数配置,可以通过显示屏给汇集模块设置参数(一对一,不能串接)

2、点击显示屏左下角的系统设置,进入本地设置菜单界面;

3、设置汇集模块,点击汇集模块设置(汇集模块需要设置对应的参数才能正常读取到蓄电池数据),通讯地址设置255(广播地址,所以不能串接多个组端模块设置),点击读取按钮,读取当前汇集模块内的设置。

各项参数设置说明:

(1)模块地址:如果只有一个组端模块就设置为1,如果有多个组端模块串接的场景,按串接顺序设置地址为1、2、3…

(2)电流量程:设置为200A(组端电流设备SI-BA-CT-200A的量程为200A)

(3)标称容量:是电池的单体标称容量,按实际情况设定(见电池标签)。如下图为100AH容量电池

(4)内阻周期:为自动测试内阻周期时间,支持内阻监测的设备,建议设置168H(小时),即一周测试一次内阻;不支持内阻监测的设备,必须设置为0。

(5)内阻类型:内阻测试法设定,默认设定为自动;

(6)单体编号模式:默认设定为正常模式

(7)放电法模式:默认单节放电

(8)浮充电流阈值:判断电池组充放电状态阈值,按现场电池组的实际浮充电池加2A进行设定(若电池未标注则建议设置为5A)

(9)放电法系数、纹波法系数:支持内阻监测的设备,设置为1;不支持内阻监测的设备,必须设置为0

(10)纹波法阈值:为内阻测试法切换阀值,默认设定为0.3

(11)各通道单体数:根据实际情况设置各通道的单体模块数量,例如:汇集模块接了1组电池,40节。汇集模块CH01 和 CH02 为一个环路,CH01 接第 1 节单体模块的 IN 口,第 1 节单体模块 OUT 接第 2 节模块 IN,以此类推,第 40 节 的 OUT 接回汇集模块的 CH02所以这里设置通道1为40,其余通道2至5都为0

确定所有参数之后,点击设置键,输入密码fgjsb2018,会提示设置成功。

4、将地址改为1,读取刚刚的设置结果,看是否设置成功。

5、点击重启,重启汇集模块,使配置生效。

5.1.2汇集模块调试(通过调试软件)

1、蓄电池监测模块设备都已经按照之前的安装接线指导完成对应操作,接下来需要对组端汇集模块进行参数配置,可以通过调试客户端软件直连汇集模块的RS485接口进行设置参数(一对一,不能串接)

2、找一根T568B直通网线,一端水晶头插入组端汇集模块的RS485端口,另一端剥开网线,棕色线为正极,白棕色线为负极分别对应: A+(485+)=棕色;B-(485-)=白棕色,接到usb转485串口线上进行调试 。

3、在电脑上打开蓄电池调试软件客户端.exe,波特率设置9600,选择“蓄组端汇集模块-参数设置” 选择对应电脑的com口,通讯地址设置255(广播地址,所以不能串接多个组端模块设置),点击连接。当看到(TX/RX)数据都在涨时,表示成功连接。

PS: usb转485串口线推荐购买:

https://item.jd.com/10028033278453.html#crumb-wrap

4、然后进行各项参数的设置

(1)模块地址:如果只有一个组端模块就设置为1,如果有多个组端模块串接的场景,按串接顺序设置地址为1、2、3…

(2)电流量程:设置为200A(组端电流设备SI-BA-CT-200A的量程为200A)

(3)内阻周期:为自动测试内阻周期时间,支持内阻监测的设备,建议设置168H(小时),即一周测试一次内阻;不支持内阻监测的设备,必须设置为0。

(4)内阻类型:内阻测试法设定,默认设定为自动;

(5)纹波法阈值:为内阻测试法切换阀值,默认设定为0.3

(6)放电法模式:默认单节放电

(7)放电法系数、纹波法系数:支持内阻监测的设备,设置为1,不支持内阻监测的设备,必须设置为0 ;

(8)五路通道单体数:根据实际情况设置各通道的单体模块数量,例如:汇集模块接了1组电池,40节。汇集模块CH01 和 CH02 为一个环路,CH01 接第 1 节单体模块的 IN 口,第 1 节单体模块 OUT 接第 2 节模块 IN,以此类推,第 40 节 的 OUT 接回汇集模块的 CH02所以这里设置通道1为40,其余通道2至5都为0

(9)标称容量:是电池的单体标称容量,按实际情况设定(见电池标签)。如下图为100AH容量电池

(10)浮充电流阈值:判断电池组充放电状态阈值,按现场电池组的实际浮充电池加2A进行设定(若电池未标注则建议设置为5A)

(11)单体编号模式:默认设定为正常模式

所有参数设置修改完成后点击“设置参数”,然后必须点击“重启模块”重新启动组端汇集模块之后才能生效。

点击“基本测试”界面,观察所有的单体电压、温度,组端电压,电池等显示是否正常。

如果发现不正常的电压数据,请检查以下几点:

① 单体采集线接线是否牢固。

② 单体模块端子是否有上紧。

③ 模块间通讯网线是否接线牢固。

④ 主端电压线,主端电流线是否连接。

⑤ 用测线仪测试所有设备之间的网线接线是否正常,确认是否为T568B直通线序

5.1.3蓄电池显示屏添加电池组

1、点击显示屏左下角的系统设置,进入本地设置菜单界面;根据设备型号不同,按需进行参数设置-启用内阻功能,例如:SI-BA-DTS-12V型号不支持内阻功能,则需要去掉这个内阻功能,否则读取到的电池数据会有问题,没法上线平台;

注意:充电电流阈值和放电电流阈值模式是5A、-5A,如果客户实际市电断电时UPS负载较小,放电电流不超过5A,则需要修改此处的充电、放电的阈值,避免组端电流充放电状态判断错误;

2、点击电源系统管理,然后点击新增,根据之前设定的电池组实际情况进行填写,例如这里是两组电池,标称容量100AH,每节电池12V。如果一个显示屏串接了多个电池组,那就对应设置【电池组数量】,同时设置右边每组电池的【模块编号】、【电池节数】,模块编号即之前给组端汇集模块设置的模块地址,按之前的设置要求,按顺序进行设置;电池节数是每个组端汇集模块的5路通道加起来的电池总节数;

3、如果多个电池组之间的标称容量和单体电压不一样,则多次新增系统电池组;

5.1.4显示屏设置电池组本地告警阈值

1、可以在添加蓄电池组的时候进行设备告警阈值的设置:放电过程告警、在线浮充告警、离线告警;

2、启用了对应的告警功能后,本地设备数据异常的时候,就会在显示屏首页显示告警信息,同时还会有蜂鸣声提醒。如果不想要本地的告警,可以不启用对应的告警,将对应的数值告警设置在物联网平台的值域告警策略里面。

5.2蓄电池检测设备激活

    物联网平台基础网络配置和采集主机激活上线流程此文档不再赘述,详见《物联网IPSIP交付最佳实践》,这里只讲解如果在平台上激活蓄电池检测设备。

通过蓄电池显示屏接线到采集主机上线平台的,统一在设备库中添加型号为SI-BA-DTS-12V的已验证的包激活设备。

进入平台机房应用的向导开局页面,点击手动添加,选择所属设备为采集主机、设备型号SI-BA-DTS-12V,设备地址为1,继续完成向导的配置即可。

添加完设备过一会后,点击向导界面的刷新按钮,可以看到设备已经上线了。

完成开速开局页面,进入应用界面等2-3分钟,平台端就能自动创建了蓄电池的真实设备和虚拟设备,且蓄电池正常在线;蓄电池虚拟设备上分为蓄电池组和蓄电池单体。(对接汇集模块的时候不支持自适应识别汇集模块和单体模块的数量)。检查设备数量一致即可。

蓄电池组设备数据详情:

① 进入蓄电池组设备详情页面,能显示以下字段:组端电压、组端电流、组端环境温度、组端总续航时间、组端剩余续航时、电池组状态、告警个数。红色数值代表为蓄电池组上报的本地告警。

② 蓄电池组设备详情页面能显示该组绑定的单体蓄电池,红色代表该单体蓄电池处于告警状态,蓝色代表正常状态。

③ 选择组端电压、组端电流、组端环境温度,可显示对应字段一天内的趋势数据图。

④ 查看告警状态监控栏(如下图中的标注1),此处显示的是蓄电池组设备自身上报给平台的告警记录;查看历史告警状态(如下图中的标注2),此处显示的是蓄电池组设备触发平台告警策略的记录。

单体蓄电池设备数据详情:

① 进入单体蓄电池设备详情,单体上报字段显示:所属蓄电池组、单体电压、单体内阻、单体温度、单体剩余容量。上报为红色数值代表蓄电池单体该字段触发告警。蓄电池单体图标为蓝色则电池处于正常状态,红色代表电池处于告警状态。

② 查看告警状态监控栏(如下图中的标注1),此处显示的是蓄电池单体设备自身上报给平台的告警记录;查看历史告警状态(如下图中的标注2),此处显示的是蓄电池单体设备触发平台告警策略的记录。

6蓄电池检测设备值域告警功能配置

  1. 蓄电池组和单体蓄电池的值域告警里面,告警字段是之前显示屏本地设置的告警阈值,平台无需判断,只接收告警状态。
  2. 剩余的数值类、状态类字段,需要在平台设置对应的告警阈值,由物联网平台来进行判断对应的数据是否要触发告警策略。
  3. 在告警通知配置里面,根据设备的所属空间、告警策略等级,设置对应的推送方式和不同的推送人员。