通信机房设备蓄电池远程监控系统

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1、通信机房设备蓄电池远程监控系统　　通信机房设备在使用蓄电池应急供电时，针对蓄电池工作状态的各参数进行实时远程监测，并能根据电压阈值手动或自动控制负载的通断，保护蓄电池避免亏电损坏和确保设备正常运行的功能需求，综合运用单片机结合电子测量技术、通信技术和计算机软件技术，从软硬件和协议的设计实现入手开发本系统，为蓄电池远程监测和控制提供了有效的解决方案，并可方便推广应用到其他需要实时监控蓄电池的场合。　　【关键词】电池监测器STC单片机AT指令远程监控欠压保护　　近年来，随着通信行业的飞速发展，通信机房和机房设备总量大幅增加，通信运营商出于对其服务质量提升的要求

2、，机房监管趋向无人值守和远程集中管理。通信机房往往给诸如传输设备、服务器及监控摄像头等用电设备配置有蓄电池作为备电，以便在市电停电时能支撑设备运行一段时间，而除了高端的UPS系统之外，普通蓄电池的工作状态缺乏有效的监控手段，比如需要实时远程了解蓄电池的电压、电流、温度和电量等关键参数，并在蓄电池将要亏电的情况下切断负载来保护蓄电池的使用寿命。于是需要设计开发一套可在局域网或广域网中使用的通信机房电池组远程监控系统，以满足尤其是中小型机房蓄电池的监管需求。　　1总体设计　　本系统整体架构分为下位机和上位机两部分。其中下位机包括微控制器板、?池监测板、通信适配

3、模块、继电器模块、温度传感探头五个组成部分；上位机软件则部署在一台计算机上，与下位机通过以太网连接。系统总体结构如图1所示。　　微控制器板选用工业级抗干扰能力强的高速1T单机器周期指令单片机STC15W204S开发。电池监测板核心组件采用集成度高的电池监测器DS2438芯片。通信适配模块内嵌有TCP/IP协议栈，提供微控制器UART串口转以太网Ethernet功能，实现有线联网，也可以增加无线WIFI模块，实现无线联网。在计算机端则使用易于上位机开发的虚拟串口方式进行通信。继电器模块用于接通和关断负载用电设备和蓄电池之间的连线，采用底成本的机械继电器即可。

4、电池监测器芯片内部已带有直接数字化的温度传感器，可监测芯片内部工作温度，在本系统中用于监测机房环境温度。但要监测蓄电池的温度，且要考虑方便安装则需要另外的温度传感探头，此处优选金属壳贴片式DS18B20便于粘贴蓄电池表面测温。机房环境温度和蓄电池表面温度两者具有相关性，可更精确的融合判断蓄电池工作情况。　　上位机软件通过计算机的以太网物理端口（逻辑上则是虚拟串口）向下位机发出自定义好的AT指令。指令数据先通过通信适配模块转换，即IP包数据流转换成串口TTL电平数据流，并被微控制器STC15W204S的UART口接收。再由微控制器响应具体的指令请求来控制电池

5、监测板，如读取DS2438芯片中的电池电压、电流、电量和芯片温度对应的寄存器值，以及读取DS18B20的温度值，随后经过微控制器解析与转换数据格式，再回传至计算机上位机窗体中显示。通过上位机可远程控制继电器模块通断负载，也可预先设置蓄电池欠压保护阈值来自动通断负载，避免蓄电池亏电使用。　　2电池监测器　　作为电池监测板的核心部件DS2438，其片内具备唯一的64位硅序列号，自带40字节非易失EEPROM存储器存储电池相关参数，与微控制器之间使用1-Wire接口，除地线外仅需1条连线。在单一芯片内即可完成对电池的电压、电流、温度和电量的数据采集，并内置优化算

6、法，采样数据准确度高。　　DS2438的状态配置寄存器内为最经常访问的数据，具体位的数值为0或1。格式如图2所示。　　IAD为电流A/D控制位，1表示电流A/D和ICA启用，电流测量将以36.41Hz的频率采样，0表示电流A/D和ICA被禁用。CA为电流累加器配置位，1表示CCA/DCA启用，数据将被存储并能取回数据，0表示CCA/DCA被禁用。EE为电流累加器映射选择位，1表示每次相应的寄存器递增时CCA/DCA计数器数据能够被映射到EEPROM，0表示CCA/DCA计数器数据将不会映射到EEPROM，随着电池组放电CCA/DCA可能会丢失。AD为电压A

7、/D输入选择位，1表示电池输入VDD被选作DS2438电压A/D转换器的输入，0表示通用A/D输入VAD被选作DS2438电压A/D转换器的输入。对于任一种设置电压转换命令将会初始化电压A/D转换器。以上寄存器位的默认值都是1。　　TB为温度忙碌标志，1表示温度转换正在进行，0表示温度转换完成。NVB为非易失性存储器忙碌标志，1表示从中间结果暂存器复制到EEPROM正在进行，0表示非易失性存储器不忙。复制到EEPROM可能要花费2ms到10ms，在低供电电压下花费时间更长。ADB为A/D转换器忙碌标志，1表示电池电压的A/D转换正在进行，0表示转换完成或没

8、有测量值要被转换，A/D转换大约需要10ms。X为无用位。　　DS