一種基于arm嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀的制作方法
【專利摘要】本新型實用公開了一種基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)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(shù)據(jù)采集器，ARM主控制器并分別連接有數(shù)據(jù)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(wǎng)絡終端。該測試儀實現(xiàn)了測試儀器的小型化、智能化、網(wǎng)絡化功能。尤其是測試數(shù)據(jù)的共享與分析，可以將測試數(shù)據(jù)信息進行集中和融合，提高了設備的智能化。在構造網(wǎng)絡互連的大數(shù)據(jù)測量環(huán)境下，進一步研究網(wǎng)絡環(huán)境下蓄電池監(jiān)控數(shù)據(jù)的加工處理，以實現(xiàn)蓄電池監(jiān)測軟計算模型的動態(tài)進化，用計算機進行數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢，建立預測模型對電池劣化指標和剩余容量進行計算評估，大大提高了蓄電池性能評估的準確性。
【專利說明】一種基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種采用ARM嵌入式系統(tǒng)的蓄電池組狀態(tài)測試技術，特別涉及一種基于ARM嵌入式系統(tǒng)的蓄電池狀態(tài)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(jīng)濟效益有著很重要的意義。簡單的測試功能已經(jīng)不能滿足測試要求了。
[0003]而目前的計算機網(wǎng)絡化時代，數(shù)據(jù)共享是一個大方向，通過測試儀器的無線網(wǎng)絡功能可以把現(xiàn)場測試的寶貴數(shù)據(jù)上傳到控制中心，大量測試數(shù)據(jù)的收集與保存為大數(shù)據(jù)時代的建立提供了可能。以往的蓄電池內(nèi)阻測試儀按照普通儀器的設計理念完成的，笨重，現(xiàn)場操作繁瑣，也沒有實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡化。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于為了解決運行中的蓄電池組的測試、維護、保養(yǎng)困難問題提供一種基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀，采用無線方式接入網(wǎng)絡，實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，以高性能處理器為核心，實現(xiàn)了測試儀器的小型化、智能化、網(wǎng)絡化功能。尤其是測試數(shù)據(jù)的共享與分析，可以將測試數(shù)據(jù)信息進行集中和融合，提高了設備的智能化。在構造網(wǎng)絡互連的大數(shù)據(jù)測量環(huán)境下，本方案進一步研宄網(wǎng)絡環(huán)境下蓄電池監(jiān)控數(shù)據(jù)的加工處理，以實現(xiàn)蓄電池監(jiān)測軟計算模型的動態(tài)進化，用計算機進行數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢，建立預測模型對電池劣化指標和剩余容量進行計算評估，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(xiàn)的:
[0006]一種基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)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(shù)據(jù)采集器，ARM主控制器并分別連接有數(shù)據(jù)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(wǎng)絡終端。
[0007]可選的，所述ARM主控器采用以ARM920T為核心的SS3C2410X芯片作為嵌入式處理器。
[0008]可選的，所述圖形顯示及操作界面采用320X240的TFT真彩屏和觸摸屏。
[0009]可選的，所述ARM主控器進一步連接有模/數(shù)轉換器件，模/數(shù)轉換器件(ADC)采用Analog Devices公司的AD7323轉換芯片。
[0010]可選的，所述數(shù)據(jù)存儲器采用大容量的SDRAM和DataFLASH存儲器。
[0011]可選的，所述無線網(wǎng)絡終端采用嵌入式W1-Fi數(shù)傳模塊，該模塊采用UART接口與SS3C2410X芯片連接。
[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(tǒng)、圖形化軟件操作儀、互聯(lián)網(wǎng)技術、蓄電池組內(nèi)阻測試技術、智能專家分析儀等多種技術于一體，將傳統(tǒng)電池人工維護模式改變?yōu)橹悄芑?、?shù)字化模式、網(wǎng)絡化模式，徹底解決數(shù)量龐大的蓄電池組放電維護工作的動力保障難題。
[0014]基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀，是將高性能、低功耗的ARM內(nèi)核處理器與開放源碼的實時嵌入式多任務操作儀相結合，采用嵌入式W1-Fi數(shù)傳模塊設計來實現(xiàn)無線寬帶網(wǎng)絡接入，為測量數(shù)據(jù)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(tài)測試儀，其顯著特點就是小型化、智能化、網(wǎng)絡化、便攜式。

【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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)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(wǎng)絡終端；12_圖形顯示及操作界面；13-ARM主控器；14_數(shù)據(jù)存儲器；15-前端數(shù)據(jù)采集器。

【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)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，為基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)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(shù)據(jù)采集器15，ARM主控制器13并分別連接有數(shù)據(jù)存儲器14、圖形顯示及操作界面12和無線網(wǎng)絡終端11。
[0021]前端數(shù)據(jù)采集器15采集電池組參數(shù)，數(shù)據(jù)經(jīng)ARM主控制器13處理后與電池組信息(包括電池的類型，電壓等級、電池型號、站號、組號)存儲到數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，操作人員也可以通過顯示器12 (觸摸屏或操作建)干預測試。駐留在ARM主控制器13的專家儀可以分析、處理保存在數(shù)據(jù)存儲器14中的大量數(shù)據(jù)，對電池組的運行狀態(tài)進行評估、分析，并提供電池組維護意見。無線網(wǎng)絡終端11可以與主控室的計算機進行數(shù)據(jù)交換在本實用新型中的無線網(wǎng)絡接口設計實現(xiàn)了本實用新型首次所提出的網(wǎng)絡化測試、大數(shù)據(jù)共享的設計理念。
[0022]本設計采用以ARM920T為核心的SS3C2410X芯片作為嵌入式處理器。該芯片具有較高的處理速度，最高可在200MHZ時鐘下運行。并且，S3C2410X具有3種低功耗控制方式，在芯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和觸摸屏接口，實時時鐘。高性能芯片的采用是小型化、智能化、網(wǎng)絡化設計的保證。
[0023]本實用新型采用320X240的TFT真彩屏和觸摸屏，可以對采集的數(shù)據(jù)作采集器端的簡單處理和顯示，提高便攜性和易用性。所述基于圖形界面的軟件操作儀，是基于Interniche的Webserver,實現(xiàn)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(shù)轉換器件，模/數(shù)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，最高采樣率達500KSPS。其精度高，性能強?？梢詫崿F(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集工作。
[0025]本實用新型的設計中的系統(tǒng)擴展了大容量的SDRAM和DataFLASH，以滿足運行較大規(guī)模程序和大容量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)管理單元可以有用戶調(diào)取、查閱各個電池組歷史測試數(shù)據(jù)，并以變化趨勢圖線的方式顯示，對于變壞了的電池進行告警提示。
[0026]智能專家分析和評估軟件是收集測試數(shù)據(jù)，對大量的測試數(shù)據(jù)進行歸類、分析、校正。當測試完成后，測試儀可以對測試數(shù)據(jù)與歷史測試數(shù)據(jù)進行對比分析，評估電池的運行狀態(tài)并進行必要的告警提示。也可以對電池的保養(yǎng)手段提出建議。
[0027]本實用新型中實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡功能。為測量數(shù)據(jù)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(wǎng)絡功能設計，使得現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)可以上傳到控制中心。實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)交換，創(chuàng)造性的提出了網(wǎng)絡化時代的大數(shù)據(jù)測量模式。實現(xiàn)了對蓄電池組的測試、維護和保養(yǎng)的數(shù)據(jù)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(jié)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(huán)境的破壞，帶來巨大的帶來節(jié)能環(huán)保效益、安全效益和經(jīng)濟效益。
[0029]目前能夠進行無線上網(wǎng)的技術方案很多，不同應用所選擇的技術途徑也不同。本實用新型采用嵌入式W1-Fi數(shù)傳模塊，將測試數(shù)據(jù)通過無線方式傳遞到中控機上。設計中采用上海順舟科技有限公司的SZ12-01嵌入式W1-Fi數(shù)傳模塊，采用UART接口與SS3C2410X芯片連接，該模塊有兩個工作模式，分別是基礎網(wǎng)和自組網(wǎng)模式?；A網(wǎng)模式是利用本地路由器接入無線網(wǎng)絡。由于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(xiàn)場使用。而自組網(wǎng)模式是測試儀器采用該模塊就可以和和筆記本電腦組成網(wǎng)絡，將筆記本電腦作為服務器，測試儀作為客戶端構成網(wǎng)絡，利用計算機的無線網(wǎng)卡就可以實現(xiàn)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(xiàn)場實現(xiàn)無線網(wǎng)絡接入要求。
[0030]設計中在SS3C2410X芯片與SZ12_01Wi_Fi模塊之間加了 MAX232串口芯片連接，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(nèi)阻，將測試數(shù)據(jù)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，當測試完成后，測試儀可以對測試數(shù)據(jù)與歷史測試數(shù)據(jù)進行對比分析，評估電池的運行狀態(tài)，提出維護建議?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡功能將測試數(shù)據(jù)遠程上傳到主控站的計算機服務中心。基于ARM嵌入式系統(tǒng)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(tài)缺乏準確了解，維護、保養(yǎng)不當?shù)葐栴}。手持式便攜設計、圖像化的操作界面、智能化的專家分析軟件方便了現(xiàn)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。儀器特有的無線互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換功能可以上傳測試數(shù)據(jù)，為網(wǎng)絡化測量數(shù)據(jù)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范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于此，對于本實用新型所屬【技術領域】的普通技術人員來說，凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的任何簡單修改及等效結構變換或修飾，均屬于本實用新型所提交的權利要求書確定的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀，其特征在于: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(shù)據(jù)采集器，ARM主控制器并分別連接有數(shù)據(jù)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(wǎng)絡終端。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀，其特征在于:所述ARM主控器采用以ARM920T為核心的SS3C2410X芯片作為嵌入式處理器。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀，其特征在于:所述圖形顯示及操作界面采用320X240的TFT真彩屏和觸摸屏。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀，其特征在于:所述ARM主控器進一步連接有模/數(shù)轉換器件，模/數(shù)轉換器件采用Analog Devices公司的AD7323轉換芯片。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲器采用大容量的SDRAM和DataFLASH存儲器。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于ARM嵌入式系統(tǒng)的智能蓄電池狀態(tài)測試儀，其特征在于:所述無線網(wǎng)絡終端采用嵌入式W1-Fi數(shù)傳模塊，該模塊采用UART接口與SS3C2410X芯片連接。
【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(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)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(wǎng)公司, 國網(wǎng)陜西省電力公司漢中供電公司