一种简易铁锂电池信号采集传输系统

王永华

（铁塔能源有限公司湖北省分公司，湖北 武汉 430010）

0 引 言

铁锂电池具有能量密度高、循环次数多、耐高温性能比铅酸电池好以及可以快充快放等优点，但热稳定差。不同厂家的产品质量参差不齐，特别是部分不良厂家生产的32650圆柱电芯组成的电池，易起火，运行安全性一直被诟病。目前基站备电铁锂电池均配置有动力电池管理系统（Battery Management System，BMS），远程监控通过动环监控单元（Field Supewision Unit，FSU）加无线模块完成，成本高、调试工作量大[1-3]。湖北铁塔能源研发出电池监控传输单 元（Battery Monitoring Transmission Unit，BTU），免安装调试，可低成本完成海量铁锂电池的实时监控。同时使用铁塔公司成熟的生产指挥调度系统，复用铁塔公司维护资源，可确保铁锂电池运行安全。

1 锂电池监控系统构成

锂电池监控系统包括BTU和监控平台组成。

1.1 BTU设备

BTU设备集成了数据采集、解析、传输和控制功能，主要由隔离电源、数据采集单元、通信单元、协议处理单元、无线通信模块以及定位单元等组成，设备外观如图1所示。微控制单元（Micro Controller Unit，MCU）及无线通信单元如图2所示。该设备高度集成，外接电源为直流12～70 V，宽电压适应范围，通过内部DC/DC隔离转换为12 V给模块自身使用，避免了通信基站48 V系统正极接地导致的电路故障和采集误差。设备可通过打孔、粘胶、扎带等方式直接固定，安装部署方便，节省大量工程费用。

BTU设备的RS485通信口与铁锂电池的RS485口连接，电池运行数据（电压、电流、内阻、温度、荷电状态、电池循环次数以及预计放电时长等）通过BTU解析，与铁塔公司能源监控平台完成协议对接，通过无线通信模块实现数据上传。BTU中内置铁塔锂电池标准协议，如果铁锂电池使用铁塔标准协议，监控数据可自动对接；如果使用非铁塔标准协议的锂电池（或其他设备），需要提供协议文本，开发并远程更换BTU软件。

BTU设备和能源监控平台使用消息队列遥测传输（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）协议。BTU写入的设备软件应遵循《铁塔能源有限公司源便携式锂电池组TCP/MQTT接口规范V0.2》，实现协议对接和数据上传。

1.2 监控平台

该能源监控平台已建成，部署在铁塔总部，提供业务流程端到端的闭环管理，支持设备监控、告警派单、站址离线检测、历史性能查询等功能，支持移动端App应用，方便代维单位和客户使用。监控平台屏显如图3所示。客户端App如图4所示。

2 软件数据配置及上线运营

2.1 BTU入网配置

底端电池设备和BTU连接正常，上电插上配置有铁塔定向IP地址的物联网卡或通用SIM卡后，底端设备就具备了数据上传能力[4]。BTU会主动拨通能源监控IP，并将电池数据上传，平台站址配置正确、设备ID码一致即可正常接收数据，完成监控数据上传。

平台侧配置如下：登录中国铁塔能源专业网管（http://180.153.49.85:58580），打开资源管理中的设备管理，点击增加独立设备，正确填写设备信息（需与现场设备BTU编码一致），设备类型选“锂电池组-发电”，保存即可。BTU设备入网配置如图5所示。

平台侧设备配置完毕，设备侧断电重启，BTU主动向平台传输数据，平台侧对BTU发送的数据全盘接收，无须遵守传统B接口协议中规定的信号量字典[5,6]。设备上平台后，可显示设备性能、电池运动轨迹、活动告警、操作日志等信息。性能数据显示如图6所示。移动轨迹显示如图7所示。

2.2 指挥调度

设备正常入网交维，各项数据测试正常后，配置代维人员和客户端人员，明确接单人手机号和邮箱，即可将BTU设备纳入指挥调度体系。客户可通过手机App实时查看电池数据，故障后根据故障等级发出告警或派发工单，接单人配置如图8所示。设备断电后出现离线告警，系统将根据配置的接单人发送短信告警，如图9所示。

2.3 远程升级

后期若更换故障电池，只要BTU和平台连接正常，BTU和电池硬件连接完成，提供电池通信协议，即可远程完成软件升级和配置，方便后期维护。

3 结 论

该产品结构简单，较传统FSU+无线传输模块，造价大幅降低，可广泛应用于各运营商基站、房车、环卫车、疫苗备电、红绿灯备电、应急救援装置等使用铁锂电池的场景，为锂电的推广和安全使用提供了坚实保障。