遠距離wifi模塊UPS電池管理系統APP監控實現

遠距離wifi模塊UPS電池管理系統APP監控實現，隨著城市軌道交通的快速發展，在保證運營安全的同時，更好地為乘客提供優質的出行服務也是城市不斷優化的目標。與傳統技術相比，地鐵采用新技術對供電質量提出了更高的要求，任何偶然的、短暫的供電中斷都會造成難以估計的損失，甚至危及行車安全。所以，以UPS為電源的不間斷供電將保證地鐵的安全、準點運行。且UPS現在基本上都是員工定時，對UPS的關鍵部件——蓄電池的健康狀態無法準確判斷，長時間處于過度充放電狀態下，會導致電池過早惡化，壽命變短，無法發揮其使用性能。所以UPS電池的實時監測就顯得尤為重要。

該系統包括三個部分，一是UPS電池仿真測試平臺，二是監控APP，三是電池管理系統。電池組模擬測試平臺的硬件模塊主要包括遠距離wifi模塊、MCU小系統模塊、電池電壓、溫度、電流模擬源和散熱報警保護模塊等幾個模塊。該APP采用Android5.0和以上系統開發，以滿足用戶需求。單片機對模擬的電壓、電流、溫度信號進行循環采集，通過控制器內部處理分析，把采集到的數據傳輸到維修人員的手機APP上，并由維修人員實時監控得到的信息參數，UPS的參數可以根據使用條件的變化進行重新標定。該系統通過CAN總線與測試平臺通訊，以獲得處理信息，并與采集到的信號源進行對比，控制散熱報警保護模塊，從而達到對UPS電池實時監控保護的目地。

主控芯片MCU作為單片機的控制核心，應易于開發，滿足功能要求。所以本設計使用了PI芯片40引腳，該芯片通訊接口充足，I/O口豐富，具備強大的運算能力和中斷處理能力，其主要特點是內置A/D轉換器，無需外接擴展轉換電路；并有較好的電磁兼容性、抗干擾性能。系統的小化電路有：晶振電路、復位電路、功率電路。

遠距離wifi模塊接口電路設計為確保地鐵列車安全、高效地運行，在中控室安裝了綜合監控系統，為了方便員工對運行參數的查詢，本設計的遠距離wifi模塊可實現與綜合監控中心無線通訊，再次完成與手機之間的數據交互。對中控主機的通訊采用無線熱點方式，APP通訊采用WiFiDirect方式，考慮到地鐵工作環境等因素，本設計采用了工業級WiFi模塊——CV5200。作為業界支持Wi-Fi-Direct特性的WiFi模塊，在物聯網，交通運輸等行業中有著廣泛的應用。該協議集802.11b/g/n特性于一身，可快速移植到多種應用場景中，并可迅速移植到多種應用場合。

CAN接口電路設計本設計采用PI單片機，由于它具有內建CAN控制器，當電池模擬測試平臺連接電池管理系統時，可以有效地簡化CAN接口的電路設計，只要外部CAN總線驅動器PCA82C250即可。

為了更好地完成對UPS電池的實時監控保護，采用了“12V，”24W的"燈泡模擬UPS電池持續發熱的過程，并以繼電器保護系統作為燈泡亮滅開關，將采集的模擬信號與CAN通訊交互所獲得的信息進行對比，就可以實現輸出控制風扇運轉。報警器等功能同時滿足系統設計的要求。主芯片X9C103是由數字電位器X9C103外接模擬電壓信號，1路電流模擬信號和1路溫度模擬信號，用于數據采集，并通過數字電位器的控制來達到標定信號源的目地。

該系統APP基于Android平臺開發，采用B/S體系結構模式，通過JSON解析的HTTP進行數據交互，再按MVC模式進行各功能模塊的設計。該APP使用Androidstudio軟件完成開發，與其他開發軟件相比，開發界面友好，操作簡單，響應速度快，可以很好地適應不同屏幕尺寸的Android手機。UPS電池作為UPS實時監測客戶端，應具備如下功能：

(1)注冊登錄功能：本設計的目的是方便維修人員實時掌握UPS電池參數，并進一步分析、完善電池保護。所以設計的注冊和登錄功能必須僅限于與企業級相關的人員，只有成功注冊后，才能獲得WiFi-Direct的帳號和密碼，并將注冊工號與名字綁定，保證“一人一碼”的注冊形式。

(2)遠距離wifi模塊WiFi-Direct連接功能：每個UPS電池監測系統都有獨特的一套SSID帳號和口令，用戶通過企業經理獲得相應的登錄權限。登陸后打開手機與UPS電池模擬測試平臺的WiFi直連功能，使用WiFi-Direct兩種方式建立通訊，手工輸入密碼并發送到主芯片進行驗證；確認成功地完成連接，可以進行數據交互，將獲取的數據顯示到數據查詢界面，并保存到本地手機數據庫。

(3)數據上載下載功能：設計的APP可接入地鐵綜合控制中心，可以在移動電話聯網狀態下，將采集到的UPS數據上傳，通過監控中心分析得到佳定標數據；UPS電池管理系統在UPS電池管理系統中進行參數校正，當手機無連接狀態時，可以查詢本地保存的歷史故障表，獲取有效的信息。

(4)故障報警器功能：當采集到的參數值，優化預設定值后，界面會彈出警報提示，維修員根據異常參數與歷史故障表進行檢修，有效地提高了檢修時間。

在此基礎上，完成了基于遠距離wifi模塊APP監控的UPS電池管理平臺的研制，實現了網絡連接、診斷報警、參數標定、繼電保護等功能。