测控技术及其应用课件.ppt

1、测控技术及其应用测控技术及其应用 南京邮电大学自动化学院南京邮电大学自动化学院 陈陈 小小 惠惠一、测控技术的概述二、蓄电池检测和修复技术三、NXVRLA蓄电池检测维护系统一、测控技术的概述1、测控技术的发展动态2、测控技术研究的重要性3、测控技术的应用v1、测控技术的发展动态v 测试与控制（简称测控）技术是光、电、自动控制、计算机与信息技术多学科相互融合和渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科，目前已成为21世纪关键的信息技术之一。v 随着光、机、电、算、生、化、医、材料等技术的不断涌现，以及科学技术尤其是电子信息技术的飞跃发展，测控技术将迎来创新发展的新机遇，微型化、集成化、智能化、虚拟化

2、和网络化成为以计算机为核心的现代测控技术的一个发展趋势。1、测控技术的发展动态现代仪器的发展历程4个阶段a.20世纪50年代的模拟仪器第一代仪器b.20世纪60年代的数字式仪表第二代仪器c.20世纪70年代的智能仪器第三代仪器d.20世纪80年代的虚拟仪器第四代仪器 1、测控技术的发展动态发展趋势1.网络化仪器2.网络化虚拟仪器3.网络化嵌入式仪器4.现场总线仪器网络化仪器 服务于人们从任何地点、在任何时间都能够远程操控获取测试信息的所有硬、软件条件的有机集合。网络化虚拟仪器 将计算机、昂贵的外部设备、北侧使结点以及数据等软件资源纳入网络进行资源共享，共同完成测试任务；实现了对现场基于Inte

3、rnet的异地或远程测试、控制、数据获取、故障监测和现场监视功能。网络化嵌入式仪器 是嵌入式技术与网络技术结合的产物。现场总线仪器 遵循国际现场总线协议设计制造的智能仪表。是现场仪表网络化的重要标志。一、测控技术的概述1、测控技术的发展动态2、测控技术研究的重要性3、测控技术的应用2、测控技术研究的重要性n经济性经济性1.对网络系统或系统装置的运行状态进行监控和维对网络系统或系统装置的运行状态进行监控和维护。护。2.对网络系统或系统装置的参数、性能进行监测及对网络系统或系统装置的参数、性能进行监测及故障诊断。故障诊断。n安全性安全性1.网络安全网络安全2.人生安全人生安全n便利性便利性1.生活

4、的便利性生活的便利性2.工作的便利性工作的便利性一、测控技术的概述1、测控技术的发展动态2、测控技术研究的重要性3、测控技术的应用 3、测控技术的应用v网络化测控系统的应用1.应用专线Modem的网络化测控系统2.利用公用电话网的网络化测控系统3.采用光纤通道的网络化测控系统4.基于Internet/Intranet的网络化测控系统5.基于无线通信的网络化测控系统 3、测控技术的应用v设备和装置测控系统的应用1.集中式测控系统2.分布式测控系统3.集散式测控系统4.基于现场总线的测控系统 1、蓄电池的工作原理v蓄电池模型V VO O 1、蓄电池的工作原理 电动势 2伏的整数倍 电阻 包括欧姆内

5、阻和极化内阻 欧姆内阻：极板、极柱、汇流条、溶液、隔膜的电阻，符合欧姆定律。 极化内阻：电极的电荷传递极化电阻、扩散极化电阻等，不符合欧姆定律。 端电压 V0 浮充电压 1、蓄电池的工作原理 结构储能物质 活性物质1.正极 结晶细密、疏松多孔的二氧化铅，红褐色2. 负极 海棉状的金属铅，灰色 1、蓄电池的工作原理新新 极极 板板 硫酸盐化的极板硫酸盐化的极板 盐化晶体像鹅卵石般非常牢固地叠盐化晶体像鹅卵石般非常牢固地叠堆和覆盖堆和覆盖 1、蓄电池的工作原理 电解液 稀硫酸液，1.21.3g/ml，参加极板上的化学反应、导通离子和降低电池反应温度。 正极和负极之间由隔板隔开（硫酸铅）（硫酸铅）（

6、硫酸铅）（硫酸铅）（水）（水）PbSO4 + 2H2O + PbSO4（过氧化铅）（过氧化铅）（硫酸）（硫酸）（海绵状铅）（海绵状铅）PbO2 + 2H2SO4 + Pb （阳极）（阳极） （电解液）（电解液） （阴极）（阴极）放电放电充电充电（阳极）（阳极）（电解液）（电解液）（阴极）（阴极）NXVRLA在线维护修复器在线维护修复器1、蓄电池的工作原理工作原理 充、放电时 活性物质和电解液同时参加化学反应。 化学反应原理方程式2、蓄电池的失效模式 蓄电池的失效模式 A.电池的正极板软化 正极板活性物质脱落，导致正极板参与反应的真实面积下降，形成电池容量的下降。 电池的放电深度需要严格控制。

7、B.电池的正极板腐蚀 充电时会促使正极板腐蚀，过充电会严重加速正极板腐蚀，防止过充电。 2、蓄电池的失效模式 C.电池的负极板硫化 电池放电以后，负极板的铅转换为硫酸铅，不及时充电或者充电时间比较长，硫酸铅晶体就会逐步聚积而形成粗大的硫酸铅结晶，形成不可逆硫酸铅盐化，简称硫化。 D.电池的失水 E.电池的热失控 F.电池的不均衡 2、蓄电池的失效模式浮充电压低浮充电压低1落后电池的反电势高落后电池的反电势高2备品电池处于无管理状态备品电池处于无管理状态3浮充电压不调整浮充电压不调整4电池电池硫酸硫酸盐化盐化充电充电不足不足 蓄电池故障分析以及过早报废的原因蓄电池故障分析以及过早报废的原因 电池

8、容量均衡性差深度放电容量检测方法无密封蓄电池维护标准无电池报废鉴定程序2、蓄电池的失效模式 蓄电池故障分析以及过早报废的原因蓄电池故障分析以及过早报废的原因 3、蓄电池的检测方法 优点： 对于在线使用的蓄电池来说，内阻法还有一个突出优点是对系统影响最小，可以在蓄电池整个使用期内准确测量。 4、蓄电池的维护修复技术v延长蓄电池寿命的对策 增加检测和维护修复设备系统，对蓄电池状态进行检测，同时根据蓄电池的状态对蓄电池进行维护与修复。v消除电池硫化的方法（有4种）v1.水疗法 硫化不太严重使用，密封电池无法进行，成本和使用工时都比较大，现已很少见到水疗法了。v2.化学处理方法 采用化学添加剂，但其副

9、作用不可忽视，一般的电池制造商都不敢使用。v3.大电流充电 国内几乎没有人使用这种方法处理不可逆硫酸盐化。v4.脉冲修复 实现脉冲消除硫化和抑制电池硫化的方法，有离线和在线二种方式。1、引言 a. 电池组是整个网络安全运行的最后一道保障，但由于其内部的复杂性和不可预见性，很容易出现质量问题，如果没有及时发现并加以处理往往将造成重大事故。但是现有的维护手段要么没有实质效果（如日常巡检中记录电池浮充电压），要么存在安全隐患（利用智能假负载进行离线放电实验），故没有做到科学的电池维护工作。近几年，加上电荒的影响，蓄电池大批量容量不足导致蓄电池提前报废。b. 在近几年的实际使用中，因VRLA蓄电池故障

10、造成的通信中断事件屡屡发生，部分设计寿命为1015年的阀控式密封铅酸蓄电池在使用34年后即出现故障，对电信电源的供电造成威胁。VRLA蓄电池的外壳一般为ABS工程塑料，在维护中无法像对防酸式蓄电池那样以测量电液比重、观察液面和极板等判断电池的好坏。1、引言c.采用NXVRLA新技术，进一步加强蓄电池的维护管理，就可以提高蓄电池运行质量，有效延长蓄电池使用寿命，确保动力设备安全稳定高效运行1、引言2 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理 系统组成 （三部分组成） 1.在线内阻检测分析器(型号NXVRLA-DC-88-0/1) )2.在线维护修复器(型号ZINSCHE-UAD-6

11、000-TC/TR)3.管理软件n 系统特点1.准确的测量出电池的内阻、电压及相应的容量实现电池的前瞻性管理2.在线判别出电池的优劣3.有效恢复被硫酸盐化的电池容量达95%以上4.显著延长电池的使用寿命可达50%2 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理5.改善电解液的比重和彻底消除硫酸盐化，大大提高电池组的使用效率6.显著改善电池组浮充电压的一致性7.采用独有自动振荡共振和同步干扰抑制技术的在线维护系统8.减少例行维护等方面的效果十分显著9.对电池组本身及所有的相关设备无任何损害和干扰2、系统组成、特点及工作原理DC-88-1DC-88-1便便携携式式DC-88-0DC-88

12、-010091009型型1008A1008A型型网网络络式式在线内阻分析器在线内阻分析器 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理蓄电池蓄电池信号信号分析分析及分及分离离A/D转换转换器器CPU交流激励电流源交流激励电流源液晶显示器液晶显示器内阻信号内阻信号电压信号电压信号测量叉测量叉 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理在线内阻分析器原理在线内阻分析器原理在线维护修复器在线维护修复器 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理维护修复器维护修复器60006000TC/TR-X6000MN工作原理工作原理1、蓄电池在线维护修复器工作原理、蓄电池在线维

13、护修复器工作原理采用扫荡脉冲技术，防止并修复蓄电池极板硫酸盐化，恢复蓄电池蓄电能力并延长蓄电池寿命采用扫荡脉冲技术，防止并修复蓄电池极板硫酸盐化，恢复蓄电池蓄电能力并延长蓄电池寿命电源电源系统系统主控制器主控制器蓄电池蓄电池组组负载负载扫荡扫荡共振频共振频率模块率模块TR同步同步干扰抑干扰抑制模块制模块TC 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理1、蓄电池在线维护修复器工作原理（续）、蓄电池在线维护修复器工作原理（续）脉冲脉冲频率频率调整器调整器 脉冲脉冲宽度宽度调整器调整器 脉冲脉冲幅度幅度调整器调整器 可变振荡器可变振荡器 比较器比较器 微控制器微控制器 扫荡共振频率模块扫

14、荡共振频率模块TR 检测和分析蓄电池电压差和检测和分析蓄电池电压差和 内阻通量变化确定共振状态、内阻通量变化确定共振状态、向微控制器反馈信号。向微控制器反馈信号。 1K-500K可变频、变宽、变幅可变频、变宽、变幅特定连续脉冲特定连续脉冲 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理同步干扰抑制模块同步干扰抑制模块 将输出至负载中的脉动波纹抑制到将输出至负载中的脉动波纹抑制到小于小于0.5% 消除干扰，实现在线修复消除干扰，实现在线修复 保证修复蓄电池及蓄电池组的一致性和可靠性保证修复蓄电池及蓄电池组的一致性和可靠性 1、蓄电池在线维护修复器工作原理（续、蓄电池在线维护修复器工作原理

15、（续) 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理在线维护修复器效能比较图：在线维护修复器效能比较图：修复完成修复完成后的极板后的极板硫酸盐化硫酸盐化的极板的极板修复一段时修复一段时间的极板间的极板 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理管理软件管理软件 2、系统组成、特点及工作原理、系统组成、特点及工作原理案例案例1 1 【单位名称】 移动通信集团公司某UPS机房 【蓄电池资料】 容量：100AH 型号：GNB S12V370【投入检测维护的仪表】 美国密特-DC 1台 NXVRLA-UAD-6000TC/T4R 1套【检测设备】UPS电导容量测试仪CTU-600

16、0及后台分析管理软 件Spider1.2U【维护修复时间】 2006.5.222006.6.21基本信息UPSUPS蓄电池在线检测维护修复情况蓄电池在线检测维护修复情况1.在线式修复前整组测试图表（特别关注在线式修复前整组测试图表（特别关注9#电池）电池）说明：9#电池浮充电压12.82V，容量只有35AH。UPSUPS蓄电池在线检测维护修复情况蓄电池在线检测维护修复情况1.在线式修复前整组测试数据（特别关注在线式修复前整组测试数据（特别关注9#电池）电池）根据电池情况，使用了1个TC同步控制器和4个TR共振修复器对蓄电池进行修复连接方法如下：TC连接整组电池两端，抑制干扰波纹和发送同步信号，

17、控制TR同步工作。4个TR的CELL端分别连接6#，9#，15#，30#电池，SECTION端分别连接2#7#，8#13#，14#23#，25#32#，组成的4个修复段，对电池同时进行单独修复和整组维护。如图：UPSUPS蓄电池在线检测维护修复情况蓄电池在线检测维护修复情况2.在线式修复过程在线式修复过程UPSUPS蓄电池在线检测维护修复情况蓄电池在线检测维护修复情况3.在线式修复后整组测试图表（特别关注在线式修复后整组测试图表（特别关注9#电池）电池） 单体编号 电压 电导 百分比 容量 单体编号 电压 电导 百分比 容量 001 13.30 01813 92.00% 92 , 002 13

18、.60 01832 94.00% 94 003 13.33 01869 98.00% 98 , 004 13.35 01918 104.0% 104 005 13.43 01912 103.0% 103 , 006 13.59 01832 94.00% 94 007 13.54 01727 84.00% 84 , 008 13.59 01757 87.00% 87 009 13.88 01757 87.00% 87 , 010 13.84 01733 84.00% 84 011 13.71 01832 94.00% 94 , 012 13.43 01807 92.00% 92 013 13.5

19、7 01776 89.00% 89 , 014 13.93 01770 88.00% 88 015 13.42 01887 100.0% 100 , 016 14.02 01813 92.00% 92 017 13.47 01912 103.0% 103 , 018 13.96 01856 97.00% 97 019 14.15 01850 96.00% 96 , 020 14.30 01714 83.00% 83 021 14.32 01702 81.00% 81 , 022 13.80 01776 89.00% 89 023 13.80 01813 92.00% 92 , 024 13.8

20、2 01714 83.00% 83 025 14.10 01733 84.00% 84 , 026 13.86 01838 95.00% 95 027 14.71 01776 89.00% 89 , 028 14.84 01807 92.00% 92 029 14.64 01801 91.00% 91 , 030 15.28 01696 81.00% 81 031 15.69 01838 95.00% 95 , 032 15.67 01745 86.00% 86 033 15.72 01856 97.00% 97 , 说明：经过修复器修复，9#电池浮充电压为13.88V，容量为87AHUPSU

21、PS蓄电池在线检测维护修复情况蓄电池在线检测维护修复情况3.在线式修复后整组测试数据（特别关注在线式修复后整组测试数据（特别关注9#电池）电池）案例案例2 2 【单位名称】 江苏某银行营业部中心机房蓄电池组【蓄电池资料】 容量：100AH ,12V 单元数量: 32 电池状况 放电时间短 电池出厂日期:1999,2.1 【投入检测维护的仪表】 NXVRLA-UAD-88-1内阻分析器1台 NXVRLA-UAD-6000TC/T2R 1套【维护修复时间】 2006.62007.6基本信息中心机房蓄电池在线检测维护修复情况中心机房蓄电池在线检测维护修复情况2006年年6月月21日测试结果如下日测试

22、结果如下从上图可判别图从上图可判别图1第第25号电池故障，此电池内阻大，内阻为号电池故障，此电池内阻大，内阻为8.26 m，电压为，电压为12.62V，超出正常平均值。图，超出正常平均值。图2表明该电池经过一年的在线维护，有效的降低了表明该电池经过一年的在线维护，有效的降低了蓄电池内阻，显著延长了蓄电池组的使用寿命，改善了蓄电池组的一致性。蓄电池内阻，显著延长了蓄电池组的使用寿命，改善了蓄电池组的一致性。2007年年6月月11日检测结果如下日检测结果如下图1图2第一组电池第一组电池(使用在线维护修复器使用在线维护修复器)UPSUPS蓄电池在线检测维护修复情况蓄电池在线检测维护修复情况第二组电池

23、第二组电池(未使用修复器未使用修复器)第二组蓄电池没有安装维护修复器在线维护，蓄电池再运行一年后第第二组蓄电池没有安装维护修复器在线维护，蓄电池再运行一年后第3号、第号、第5号、号、第第20号、第号、第25号出现故障，这号出现故障，这4节电池内阻变大，其中第节电池内阻变大，其中第25号电池电压偏高，内阻无号电池电压偏高，内阻无穷大，急需解决。穷大，急需解决。2006年年6月月21日测试结果如下日测试结果如下图12007年年6月月11日检测结果如下日检测结果如下图2案例案例3 3 【单位名称】 某某军区第一通信总站蓄电池【蓄电池资料】 容量：50AH 型号：MPS12V 电池状况:无放电能力【投

24、入检测维护的仪表】 NXVRLA-DC-88-1内阻分析器1台 NXVRLA-UAD-6000TC/TR 1套【维护修复时间】 2005.3.22基本信息蓄电池在线检测维护修复情况蓄电池在线检测维护修复情况维护要点维护要点用用NXVRLA检测维护管理系统的检测分析器，测量每节电池，确检测维护管理系统的检测分析器，测量每节电池，确定劣化电池为定劣化电池为3号单体号单体按相应维护程序，对电池组进行维护修复。按相应维护程序，对电池组进行维护修复。1、维护中期情况（维护、维护中期情况（维护48小时后）：放电性能测试小时后）：放电性能测试放电电流：3.5A 放电时间：29分钟放电时间(分)0515202

25、9电流电压(伏)12.34 11.84 11.15 10.92 10.80蓄电池在线检测维护修复情况蓄电池在线检测维护修复情况2、电池现状（维护、电池现状（维护96小时后）：放电性能小时后）：放电性能测试测试放电电流放电电流：3.5A 放电时间放电时间：1小时20 分钟放电时间(分)020304050607080电池电压(V)13.4812.2112.0311.8211.5011.2110.9710.80从图中可看出从图中可看出:电池经过维护修复后接受充电的能力已提高，该组电池现在电池经过维护修复后接受充电的能力已提高，该组电池现在连续放电连续放电1小时小时20分钟，说明该电池组以得到明显的修

26、复效果。电池容量分钟，说明该电池组以得到明显的修复效果。电池容量已在恢复中。如继续延长维护修复时间效果会更加明显。已在恢复中。如继续延长维护修复时间效果会更加明显。u对整组电池的一致性起到良好作用对整组电池的一致性起到良好作用 修复段的维护使得维护仪能同时对整修复段的维护使得维护仪能同时对整组电池进行维护修复，不仅解决电池组电池进行维护修复，不仅解决电池的一致性和内阻问题，而且电池无任的一致性和内阻问题，而且电池无任何发热，与蓄电池品牌无关何发热，与蓄电池品牌无关,对被检对被检测设备无任何干扰和损害。测设备无任何干扰和损害。u节约投资成本可观节约投资成本可观合理的使用蓄电池在线维护修复系统，合

27、理的使用蓄电池在线维护修复系统，可以延长电池的使用寿命，节省大量可以延长电池的使用寿命，节省大量更换电池的费用，减少人工维护的费更换电池的费用，减少人工维护的费用。用。蓄电池检测维护蓄电池检测维护修复管理器修复管理器u对单体落后电池修复效果显著对单体落后电池修复效果显著 从试点情况可以看出，电池组中落后从试点情况可以看出，电池组中落后电池经过维护修复后，电池接受充电电池经过维护修复后，电池接受充电能力已提高，电池内阻降低，电压升能力已提高，电池内阻降低，电压升高，硫酸盐化现象已经基本消除，容高，硫酸盐化现象已经基本消除，容量基本恢复正常量基本恢复正常(95%)。u可靠性高可靠性高 使用简便使用

28、简便对老化电池检出率对老化电池检出率90%90%以上以上, ,科学的科学的管理系统具有前瞻决策能力管理系统具有前瞻决策能力, ,预警报预警报警及时警及时, ,友好的人机界面友好的人机界面, ,方便统计管方便统计管理理, ,操作简便操作简便. .使用使用NXRVLANXRVLA蓄电池检测维护管理系统结论蓄电池检测维护管理系统结论1 1、及时彻底地发现蓄电池的安全质量问题、及时彻底地发现蓄电池的安全质量问题2 2、确保通信质量、生产安全和财产安全，、确保通信质量、生产安全和财产安全，带来可观的经济效益和社会效益带来可观的经济效益和社会效益 安全价值安全价值4 4、投资分析、投资分析节能、减排、环保

29、价值节能、减排、环保价值 延长蓄电池使用寿命，减少蓄电池报废数量延长蓄电池使用寿命，减少蓄电池报废数量, ,减少能源消耗减少能源消耗, ,减少电池对环境的污染。减少电池对环境的污染。硫酸铅其他金属蓄电池蓄电池污染土壤、水源，破坏生态平衡酸雾，污染空气、水源重金属污染 美环境保护署把其化合物列为17种严重危害人体健康及自然环境化学物质之一硫酸铅其他金属影响体内蛋白质的正常合成，破坏中枢神经，造成神经和再生系统紊乱、呆滞、贫血、智力下降、高血压甚至不孕等症状。4 4、投资分析、投资分析直接的经济价值直接的经济价值2 2、 避免电池的误报废节省大量资金避免电池的误报废节省大量资金, ,拿出节拿出节约

30、资金的约资金的70%70%就可以支付维护费用就可以支付维护费用,30%,30%是直接是直接产生的经济效益产生的经济效益、每组电池维护更加到位，可延迟电池报废年、每组电池维护更加到位，可延迟电池报废年限，带来可观经济效益限，带来可观经济效益4 4、投资分析、投资分析例如：例如：GNB2V-1010AH 单节单节6158元元24只只=147792元元2组组=295584元元30万元万元使用期使用期8年计算年计算 30万元万元8=37500元元 使用使用5年年 375005=187500元（元（56%）112500（34%）未产生应有的价值，亏损）未产生应有的价值，亏损使用使用NXVRLA修复器修复器,使蓄电池每延长一年收入使蓄电池每延长一年收入37500元，仪表投资每年约元，仪表投资每年约8000元，元，每年节约每年节约29500元。元。谢谢谢谢！