一種基於arm嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀的製作方法
2023-05-13 04:06:56
一種基於arm嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀的製作方法
【專利摘要】本新型實用公開了一種基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，該測試儀包括ARM主控器，ARM主控器連接有與蓄電池相連的前端數據採集器，ARM主控制器並分別連接有數據存儲器、圖形顯示及操作界面和與主控站計算機相連的無線網絡終端。該測試儀實現了測試儀器的小型化、智能化、網絡化功能。尤其是測試數據的共享與分析，可以將測試數據信息進行集中和融合，提高了設備的智能化。在構造網絡互連的大數據測量環境下，進一步研究網絡環境下蓄電池監控數據的加工處理，以實現蓄電池監測軟計算模型的動態進化，用計算機進行數據處理的優勢，建立預測模型對電池劣化指標和剩餘容量進行計算評估，大大提高了蓄電池性能評估的準確性。
【專利說明】一種基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種採用ARM嵌入式系統的蓄電池組狀態測試技術，特別涉及一種基於ARM嵌入式系統的蓄電池狀態測試儀。
【背景技術】
[0002]目前，蓄電池在電力儀的各級變電站中被廣泛使用，合理地選擇及使用蓄電池測試手段，對獲得最大的安全效益和經濟效益有著很重要的意義。簡單的測試功能已經不能滿足測試要求了。
[0003]而目前的計算機網絡化時代，數據共享是一個大方向，通過測試儀器的無線網絡功能可以把現場測試的寶貴數據上傳到控制中心，大量測試數據的收集與保存為大數據時代的建立提供了可能。以往的蓄電池內阻測試儀按照普通儀器的設計理念完成的，笨重，現場操作繁瑣，也沒有實現智能化、網絡化。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於為了解決運行中的蓄電池組的測試、維護、保養困難問題提供一種基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，採用無線方式接入網絡，實現了測試數據互聯互通，以高性能處理器為核心，實現了測試儀器的小型化、智能化、網絡化功能。尤其是測試數據的共享與分析，可以將測試數據信息進行集中和融合，提高了設備的智能化。在構造網絡互連的大數據測量環境下，本方案進一步研宄網絡環境下蓄電池監控數據的加工處理，以實現蓄電池監測軟計算模型的動態進化，用計算機進行數據處理的優勢，建立預測模型對電池劣化指標和剩餘容量進行計算評估，大大提高了蓄電池性能評估的準確性。
[0005]本實用新型的目的是通過下述技術方案來實現的:
[0006]一種基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，該測試儀包括ARM主控器，ARM主控器連接有與蓄電池相連的前端數據採集器，ARM主控制器並分別連接有數據存儲器、圖形顯示及操作界面和與主控站計算機相連的無線網絡終端。
[0007]可選的，所述ARM主控器採用以ARM920T為核心的SS3C2410X晶片作為嵌入式處理器。
[0008]可選的，所述圖形顯示及操作界面採用320X240的TFT真彩屏和觸控螢幕。
[0009]可選的，所述ARM主控器進一步連接有模/數轉換器件，模/數轉換器件(ADC)採用Analog Devices公司的AD7323轉換晶片。
[0010]可選的，所述數據存儲器採用大容量的SDRAM和DataFLASH存儲器。
[0011]可選的，所述無線網絡終端採用嵌入式W1-Fi數傳模塊，該模塊採用UART接口與SS3C2410X晶片連接。
[0012]本實用新型具備以下特點:
[0013]本實用新型綜合了低功耗ARM嵌入式系統、圖形化軟體操作儀、網際網路技術、蓄電池組內阻測試技術、智能專家分析儀等多種技術於一體，將傳統電池人工維護模式改變為智能化、數位化模式、網絡化模式，徹底解決數量龐大的蓄電池組放電維護工作的動力保障難題。
[0014]基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，是將高性能、低功耗的ARM內核處理器與開放源碼的實時嵌入式多任務操作儀相結合，採用嵌入式W1-Fi數傳模塊設計來實現無線寬帶網絡接入，為測量數據的共享與分析提供了極大便利。本實用新型即智能化的蓄電池狀態測試儀，其顯著特點就是小型化、智能化、網絡化、可攜式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本實用新型的儀結構框圖；
[0017]圖2為ARM與W1-Fi的連接示意圖。
[0018]其中:11-無線網絡終端；12_圖形顯示及操作界面；13-ARM主控器；14_數據存儲器；15-前端數據採集器。
【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0020]如圖1所示，為基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀結構框圖，該測試儀包括ARM主控制器13，ARM主控制器13連接與蓄電池相連的前端數據採集器15，ARM主控制器13並分別連接有數據存儲器14、圖形顯示及操作界面12和無線網絡終端11。
[0021]前端數據採集器15採集電池組參數，數據經ARM主控制器13處理後與電池組信息(包括電池的類型，電壓等級、電池型號、站號、組號)存儲到數據存儲器14中，操作人員可以通過圖象顯示及操作界面12觀察到測試數據，操作人員也可以通過顯示器12 (觸控螢幕或操作建)幹預測試。駐留在ARM主控制器13的專家儀可以分析、處理保存在數據存儲器14中的大量數據，對電池組的運行狀態進行評估、分析，並提供電池組維護意見。無線網絡終端11可以與主控室的計算機進行數據交換在本實用新型中的無線網絡接口設計實現了本實用新型首次所提出的網絡化測試、大數據共享的設計理念。
[0022]本設計採用以ARM920T為核心的SS3C2410X晶片作為嵌入式處理器。該晶片具有較高的處理速度，最高可在200MHZ時鐘下運行。並且，S3C2410X具有3種低功耗控制方式，在晶片上集成了更多的外設接口。包括有:外部存儲器控制器；IXD，DMA, USB1.1，SD，MMC卡控制器，UART, SPT接口 ；I2C總線控制器和IIS總線控制器，PWM定時器，看門狗，117個外部I/O 口，24個外部中斷源，ADC和觸控螢幕接口，實時時鐘。高性能晶片的採用是小型化、智能化、網絡化設計的保證。
[0023]本實用新型採用320X240的TFT真彩屏和觸控螢幕，可以對採集的數據作採集器端的簡單處理和顯示，提高便攜性和易用性。所述基於圖形界面的軟體操作儀，是基於Interniche的Webserver,實現的。利用Interniche提供的WebportTM，讓用戶可以以圖像方式操作嵌入式測試儀，在不同的測試界面只需編寫不同的HTML頁面，結合CGI技術就可以完成各種靈活、友好的交互功能了。
[0024]本實用新型的設計中ARM主控制器進一步連接有模/數轉換器件，模/數轉換器件(ADC)選用Analog Devices公司的AD7323。AD7323為4通道，雙極輸入，12位ADC，最高採樣率達500KSPS。其精度高，性能強。可以實現現場數據的採集工作。
[0025]本實用新型的設計中的系統擴展了大容量的SDRAM和DataFLASH，以滿足運行較大規模程序和大容量數據存儲的需求。E2PR0MI通過TWI (基本與I2C兼容)總線連接，以存儲儀重要的非易失性信息。所述數據存儲和數據管理單元可以有用戶調取、查閱各個電池組歷史測試數據，並以變化趨勢圖線的方式顯示，對於變壞了的電池進行告警提示。
[0026]智能專家分析和評估軟體是收集測試數據，對大量的測試數據進行歸類、分析、校正。當測試完成後，測試儀可以對測試數據與歷史測試數據進行對比分析，評估電池的運行狀態並進行必要的告警提示。也可以對電池的保養手段提出建議。
[0027]本實用新型中實現了無線網絡功能。為測量數據的共享與分析提供了極大便利，這也是本實用新型的顯著特點之一。
[0028]在測試儀器的設計基礎上增加了無線網絡功能設計，使得現場測量數據可以上傳到控制中心。實現遠程數據交換，創造性的提出了網絡化時代的大數據測量模式。實現了對蓄電池組的測試、維護和保養的數據共享與分析。大大提高直流屏的運行可靠性，避免蓄電池的燒壞和爆炸的風險，保證直流屏所需要的電能，可大大節約人工維護成本，提高勞動效率，同時對蓄電池及時到位的維護，延長蓄電池使用壽命，降低電池使用總量，也減少了報廢電池對環境的破壞，帶來巨大的帶來節能環保效益、安全效益和經濟效益。
[0029]目前能夠進行無線上網的技術方案很多，不同應用所選擇的技術途徑也不同。本實用新型採用嵌入式W1-Fi數傳模塊，將測試數據通過無線方式傳遞到中控機上。設計中採用上海順舟科技有限公司的SZ12-01嵌入式W1-Fi數傳模塊，採用UART接口與SS3C2410X晶片連接，該模塊有兩個工作模式，分別是基礎網和自組網模式。基礎網模式是利用本地路由器接入無線網絡。由於該實用新型中的測試儀器需要到不同的變電站開展測試工作，到每個變電站都要與本地路由器進行匹配，不適合現場使用。而自組網模式是測試儀器採用該模塊就可以和和筆記本電腦組成網絡，將筆記本電腦作為伺服器，測試儀作為客戶端構成網絡，利用計算機的無線網卡就可以實現寬帶無線接入，可以滿足本實用新型中測試儀器在不同測試現場實現無線網絡接入要求。
[0030]設計中在SS3C2410X晶片與SZ12_01Wi_Fi模塊之間加了 MAX232串口晶片連接，接線示意如圖2所示。
[0031]第一次使用時將測試儀與主控機進行必要的配置就可以了。
[0032]本實用新型可以選擇測試單組電池和成組電池的內阻，將測試數據與測試電池的類型，電壓等級、電池型號、站號、組號等信息保存，當測試完成後，測試儀可以對測試數據與歷史測試數據進行對比分析，評估電池的運行狀態，提出維護建議。可以通過網絡功能將測試數據遠程上傳到主控站的計算機服務中心。基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池測試儀，解決了實際工作中對蓄電池組運行狀態缺乏準確了解，維護、保養不當等問題。手持式便攜設計、圖像化的操作界面、智能化的專家分析軟體方便了現場維護人員的使用，提高了工作效率，提高了蓄電池的服役期限，也降低維護成本。儀器特有的無線網際網路數據交換功能可以上傳測試數據，為網絡化測量數據的共享與分析提供了極大便利。
[0033]以上所述給出了一個有限範圍的實例對本實用新型做出了詳細說明，不能認定本實用新型的實施方式僅限於此，對於本實用新型所屬【技術領域】的普通技術人員來說，凡根據本實用新型精神實質所作的任何簡單修改及等效結構變換或修飾，均屬於本實用新型所提交的權利要求書確定的保護範圍。
【權利要求】
1.一種基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，其特徵在於:該測試儀包括ARM主控器，ARM主控器連接有與蓄電池相連的前端數據採集器，ARM主控制器並分別連接有數據存儲器、圖形顯示及操作界面和與主控站計算機相連的無線網絡終端。
2.根據權利要求1所述的基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，其特徵在於:所述ARM主控器採用以ARM920T為核心的SS3C2410X晶片作為嵌入式處理器。
3.根據權利要求1所述的基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，其特徵在於:所述圖形顯示及操作界面採用320X240的TFT真彩屏和觸控螢幕。
4.根據權利要求1所述的基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，其特徵在於:所述ARM主控器進一步連接有模/數轉換器件，模/數轉換器件採用Analog Devices公司的AD7323轉換晶片。
5.根據權利要求1所述的基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，其特徵在於:所述數據存儲器採用大容量的SDRAM和DataFLASH存儲器。
6.根據權利要求1所述的基於ARM嵌入式系統的智能蓄電池狀態測試儀，其特徵在於:所述無線網絡終端採用嵌入式W1-Fi數傳模塊，該模塊採用UART接口與SS3C2410X晶片連接。
【文檔編號】G01R31/36GK204177943SQ201420680262
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】李石, 李義倉, 王森, 呂新良, 李旭, 李小軍, 李強, 高鋒, 賀軍蓀, 程興勝, 韓斐, 屈水利, 梁小江 申請人:國家電網公司, 國網陝西省電力公司漢中供電公司