CN101587599A - 一种黑匣子及其在全钒液流储能电池的应用 - Google Patents

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李�杰
张华民
陈剑
郝玥
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Abstract

一种黑匣子及其在全钒液流储能电池的应用，包括采集板、主控制器、电子硬盘等，采集板的输出通过标准的PC/104总线接口与主控制器相连，主控制器通过IDE接口与电子硬盘连接。本发明提供了一种具有体积小、存储容量大，抗震动，资源普及、扩展性强且长时间运行安全可靠的黑匣子，并有效解决了全钒液流储能电池系统的数据存储及在事后故障分析不清楚的状况，满足了全钒液流储能电池研发与应用的需求。

Description

一种黑匣子及其在全钒液流储能电池的应用
技术领域
本发明涉及信息处理技术，具体地说是一种全钒液流储能电池用的黑匣子。
背景技术
目前，黑匣子涉及的领域很多，如飞机、机动车，锅炉等，经对现有技术文献的检索发现，传统的黑匣子都是用单片机来控制整个系统，功能少，资源单一，难以实现黑匣子在线查看实时数据的功能，存储功能也都是靠各种存储芯片来存储数据，存储空间非常有限。
全钒液流储能电池是一种电能储存装置，主要由电池模块、电解质溶液和电解质储存输送体系及控制系统3个部分组成。与其他化学储能技术相比，全钒液流储能电池在规模储能方面具有独特优势：其能量效率高；蓄电容量大，可达百兆瓦时；容量和功率相互独立，系统设计灵活；系统运行和维护费用低等优点。因此是大规模储能技术的首选。
目前为止用于全钒液流储能电池系统中的黑匣子还没有。当全钒液流储能电池系统在偏远地区运行需要无人值守时，迫切需要一种在实际运行中不断实时记录电池运行各种参数的黑匣子，以解决系统的数据存储和事后故障分析不清楚等问题，并实现黑匣子能够在线查看实时数据的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种具有体积小、存储容量大，抗震动，资源普及、扩展性强且长时间运行安全可靠的黑匣子，并能够有效解决目前全钒液流储能电池系统在偏远地区运行需要无人值守时的实时数据保存及事后故障分析不清楚的状况。
本发明提供了一种黑匣子，它由采集板、主控制器、电子硬盘组成。电流传感器、电压传感器和温度传感器通过电缆与采集板的信号输入端口相连，采集板的输出与主控制器的输入之间通过标准的PC/104总线接口连接，主控制器的输出通过IDE接口与电子硬盘的输入相连。整个系统由主控制器根据程序逻辑关系来控制运行。
采集板包括信号输入端口、滤波电路和标准的PCI总线或PC/104总线输出接口，信号输入端口与滤波电路的输入端相连，滤波电路的输出端连接到标准的PCI总线或PC/104总线输出接口上。采集板的信号输入端口分别与电流传感器、电压传感器、温度传感器、压力传感器、液位传感器和/或流量传感器信号连接。
电流传感器位于全钒液流储能电池的正极输出端，电压传感器的输入端子与全钒液流储能电池的正极输出端和负极输出端相连，电压传感器的输出端子连接到采集板的信号输入端口，温度传感器分别位于正极、负极电解液储罐的内部，压力传感器分别位于全钒液流储能电池的正极、负极输出管路中，液位传感器分别位于正极、负极电解液储罐的上部，流量传感器分别位于全钒液流储能电池的输出管路中。
如果在系统运行过程中需要查看实时参数，可以随时用主控制器的标准VGA接口与显示器连接，主控制器将获得的各参数数据以图表的形式和虚拟仪表的方式，实时显示到屏幕上。
本发明的软件可以根据用户的需求，分别以文件大小或数据量的方式单个控制采集文件的大小，避免了由于长时间的数据存储而引起的数据损失。利用计算机强大的数据处理和存储能力，能够连续采集数据，不需要定时清理。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用嵌入式工业控制计算机作为控制模块，具有体积小，数据交换简洁、方便，功能强大，扩展性强且长时间运行安全可靠等优点，解决了以前黑匣子功能少、资源单一的问题。
2、本发明采用电子硬盘作为存储介质，具有体积小、抗震动、耐高温、存储容量大、功耗低等优点，解决了以前黑匣子数据存储空间小的问题。
3、本发明解决了以前黑匣子不能在线查看实时数据的问题。
4、本发明适用于所有信息数据处理存储技术领域。
附图说明
图1为本发明的工作原理框图。
图2为本发明的采集板电路图。
图3为本发明的软件控制流程图。
图4为全钒液流储能电池系统图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施做进一步的说明。
图1是本发明的工作原理框图。本发明的连接关系如下：
采集板1的输出端口通过标准的PC/104总线接口与主控制器2的输入端口相连，主控制器2的输出端口通过IDE接口与电子硬盘3的输入端口连接。
在全钒液流储能电池系统运行过程中，系统中的电流传感器4、电压传感器5和温度传感器6将测量的电压模拟信号通过电缆分别连接到采集板1的信号输入端口上，采集板1将输入的各种电压模拟信号进行信号处理后，通过PC/104总线接口传输到主控制器2上，主控制器2将获得的电信号根据程序的控制逻辑关系，经过软件处理和计算后，通过IDE接口将数据传输到电子硬盘3上，达到数据存储的目的。
系统运行过程中，如果想在线查看实时数据，将显示器4的VGA接口插到主控制器2的VGA接口上，主控制器2将获得的各参数数据以图表的形式和虚拟仪表的方式，实时显示到屏幕上。
本发明所述主控制器2采用具有数据传输的PC/104总线接口，与电子硬盘相连接的IDE接口，与显示器相连接的VGA接口，只要上述资源都具备的嵌入式工业控制计算机均适用本发明。
本发明所述主控制器2采用的是研华科技公司生产的PCM-4825L嵌入式工业控制计算机，如选择深圳艾雷斯科技有限公司生产的型号为ACS-4510VE嵌入式工业控制计算机，华北工控企业生产的型号为RCO-6680ALE嵌入式工业控制计算机，艾讯科技公司生产的型号为SBC84401嵌入式工业控制计算机等都可以。
所述电子硬盘3即采用市面上常见的固态电子盘，只要是带IDE接口的固态电子盘均适用本发明。
图2是采集板1的电路原理图，其工作流程如下：
电压模拟信号经信号输入端口J1上的1脚和2脚，连接到电阻R1、电容C1、电容C2组成的滤波电路上，再由电阻R1、电容C2的输出将电信号传送到PC/104总线接口上，其它各路信号与上述所述相同。
图3是本发明的软件工作流程：
a)黑匣子通电后，软件开始执行。
b)对软件中所使用的各参数进行初始化。
c)如果得到采集数据，进入下一步。
d)对采集数据进行数字滤波软件处理后，从中提取全钒液流储能电池的工作参数，并分配到各个独立的变量中。
e)计算全钒液流储能电池的总功率，充放电的安时、瓦时等反应电池性能的统计数据。
f)将分配和计算后的数据显示到屏幕上。
1)将电池运行中的总电压、总电流、单节电压的数值显示到软件界面上。
2)将计算的电池总功率、充放电的安时、瓦时显示到软件界面上。
g)将实时数据保存到电子硬盘中。
1)将全钒液流储能电池的全部参数存入用户指定的TXT格式的文件中。
2)如果文件大小超过用户的指定值，则重新建立一个新文件，文件名为原有文件名+1。
h)黑匣子如断电将停止程序运行，在不断电情况下，程序将循环执行。
经在全钒液流储能电池系统中的实际应用证明，本发明能够在长时间连续运转情况下，运行安全可靠，确实起到了黑匣子具有的体积小，存储容量大，抗震动，实时记录数据准确等特点，并有效地解决了在线查看实时数据的问题。
图4是全钒液流储能电池系统图，其中：
1为采集板；2为主控制器，3为电子硬盘，4为显示器，5为电流传感器，6为电压传感器，7为温度传感器，8为压力传感器，9为流量传感器，10为液位传感器，11为循环水泵，12为正极电解液储罐，13为负极电解液储罐，14为全钒液流储能电池，15为负载。
黑匣子由采集板1、主控制器2、电子硬盘3组成。电流传感器4、电压传感器5和温度传感器6通过电缆与采集板1的信号输入端口相连，采集板1的输出与主控制器2的输入之间通过标准的PC/104总线接口连接，主控制器2的输出通过IDE接口与电子硬盘3的输入相连。整个系统由主控制器2根据程序逻辑关系来控制运行；
采集板1包括信号输入端口、滤波电路和标准的PCI总线或PC/104总线输出接口，信号输入端口与滤波电路的输入端相连，滤波电路的输出端连接到标准的PCI总线或PC/104总线输出接口上。采集板1的信号输入端口分别与电流传感器4、电压传感器5、温度传感器6、压力传感器、液位传感器和/或流量传感器信号连接。
电流传感器4位于全钒液流储能电池的正极输出端，电压传感器5的输入端子与全钒液流储能电池的正极输出端和负极输出端相连，电压传感器5的输出端子连接到采集板1的信号输入端口，温度传感器6分别位于正极、负极电解液储罐的内部，压力传感器分别位于全钒液流储能电池的正极、负极输出管路中，液位传感器分别位于正极、负极电解液储罐的上部，流量传感器分别位于全钒液流储能电池的输出管路中。

Claims (6)

1.一种黑匣子，其特征在于：它由采集板(1)、主控制器(2)、电子硬盘(3)组成，所述采集板(1)的一端带有信号输入端口，另一端具有标准的PCI总线或PC/104总线输出接口；所述主控制器(2)为嵌入式工业控制计算机，所述电子硬盘(3)为常规的具有IDE接口的固态电子盘；采集板(1)的输出通过标准的PCI总线或PC/104总线与主控制器(2)上的PCI总线或PC/104总线输入接口相连，主控制器(2)的输出通过IDE接口与电子硬盘(3)的输入端口连接。
2.根据权利要求1所述的黑匣子，其特征在于：所述嵌入式工业控制计算机的型号为PCM-4825L、ACS-4510VE、RCO-6680ALE或SBC84401。
3.根据权利要求1所述的黑匣子，其特征在于：所述采集板(1)包括信号输入端口、滤波电路和标准的PCI总线或PC/104总线输出接口，信号输入端口与滤波电路的输入端相连，滤波电路的输出端连接到标准的PCI总线或PC/104总线输出接口上。
4.一种权利要求1所述黑匣子在全钒液流储能电池的应用。
5.根据权利要求4所述黑匣子的应用，其特征在于：所述主控制器(2)的VGA接口与显示器(4)的VGA接口相连；所述采集板(1)的信号输入端口分别与电流传感器(4)、电压传感器(5)、温度传感器(6)、压力传感器、液位传感器和/或流量传感器信号连接。
6.根据权利要求5所述黑匣子的应用，其特征在于：所述电流传感器(4)位于全钒液流储能电池的正极输出端，电压传感器(5)的输入端子与全钒液流储能电池的正极输出端和负极输出端相连，电压传感器(5)的输出端子连接到采集板(1)的信号输入端口，温度传感器(6)位于正极、负极电解液储罐的内部，压力传感器位于全钒液流储能电池的正极、负极输出管路中，液位传感器位于正极、负极电解液储罐的上部，流量传感器位于全钒液流储能电池的输出管路中。
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