1.引言

    近年來，隨著科技的不斷發展，我國的電力建設和用電水平在不斷上升，進入電池行業的企業越來越多，競爭也越來越激烈。生產小型、長效、高能、安全、無污染的電池必然成為今后電池行業的發展趨勢。因此對電池性能的檢測對于各大中小型的電池廠家來說是致關重要的。

    放電檢測智能管理系統是針對各類放電檢測柜而設計的一套智能數據管理系統，主要負責放電控制和放電數據的采集，其實作為一套管理軟件它還兼顧對放電數據的后期處理這一重要任務。但是以往的該類論文并沒有對放電數據的后期處理做詳細的分析，本文將重點圍繞放電數據的后期處理對放電智能管理系統做進一步的剖析。

2.設計思想

2.1系統軟硬件結構

    恒阻放電檢測柜的主要職能是對各類電池進行各種方式的放電檢測，并存儲放電數據。一臺放電檢測柜通常有多個屏，每屏可以放5排電池，而每排的電池個數通常是9粒。作為一套與其相配套的管理軟件，本系統的首要職責應當是控制放電檢測柜的放電檢測工作，并且將存儲在放電檢測柜中的放電數據存入數據庫用于進行后期數據分析。該系統的拓撲結構如圖1所示。

2.2系統功能劃分

    以往的該類系統在數據分析之中存在著諸多不足，尤其是系統不能直接對電池性能的好壞做出判斷，而必須人為地判斷電池性能的好壞。如何最大限度地發揮所收集數據的作用，是本文將要討論的重點。

    我們將系統的功能劃分為三類：控制、采集、分析。系統功能結構如圖2所示。

2.2.1放電控制

    放電控制部分的主要職責是發送命令和參數到放電柜用以控制其放電。放電控制命令規定了放電柜的各種工作狀態，而放電參數是由放電控制命令來承載的。圖2中，將放電控制類功能主要分為四種：系統參數設置、通道設置、單排放電參數設置、數據傳送設置。

    系統參數設置：負責添加或刪除電池的類型、放電方式等參數。

    通道設置：為不同類型電壓的電池選擇不同的通道。

    數據傳送設置：設置放電柜發送放電數據的方式。

    單排放電參數設置：設置某排電池的放電方式、電池類型、放電時間等參數的當前數值，并控制這些數值的發送和撤除。

2.2.2數據采集

   
    數據采集部分的主要職責是發送命令將放電柜中的數據采集出來并部分存放到數據庫中。通常從放電柜中采集到的的放電數據有四類，所對應的功能如圖2所示，分別為：實時電壓數據管理、每日電壓數據管理、電壓時間數據管理、間隔電壓數據管理。
   
    實時電壓數據管理：實時顯示各排電池的電壓值，及當前各排電池的放電狀態，實時電壓不存放入庫，余下三種放電數據均須存放入庫。

    每日電壓數據管理：采集各排電池在放電過程中每日的開壓、始壓和末壓。

    電壓時間數據管理：采集各排電池在特定電壓時的時間值。

    間隔電壓數據管理：以設定好的時間間隔采集各排電池的時間電壓值。

2.2.3后期分析

  
    后期分析部分的主要職責是對存儲在數據庫中的數據進行分析和處理。其實從放電柜中采集入庫的數據無非是時間值和電壓值兩種，之所以將其分為三類，也是為了方便進行后期分析。從后期分析的表現形式上來說，有平均結果和曲線繪制兩種。為了將數據庫中的電子數據輸出成紙質數據以便保存，特別添加報表打印功能。如圖2所示，后期處理類的功能分為：平均結果分析、曲線分析和報表分析。

    平均結果分析：衡量一排電池性能的好壞，首先要檢查它們是否具有良好的一致性，所以通過計算差值和均勻度的方式，構造一個平均結果分析表來檢查各排電池的一致性問題。

    曲線分析：圖表法是公認的既直觀又簡便的分析方法。將其運用到電池性能檢測中，同樣能收到很好的效果。可以通過單粒電池與電池之間的曲線吻合度來判斷單粒電池的性能，也可以通過整排電池與電池之間的平均結果曲線吻合度來判斷整排電池的整體性能。

報表分析：可以選擇任意格式打印或預覽平均結果分析表和曲線分析圖。

3.系統實現及其關鍵技術

3.1圖形化實時放電狀態

    在放電過程中，電池放電狀態的實時顯示是為了方便操作人員直觀地掌握放電過程的全局狀況。因此放電狀態的實時顯示的好壞會直接影響操作人員對全局的把握和控制。放電狀態的實時顯示需要考慮諸多數值和狀態的顯示，可將其劃分為以下三類：第一，電池實時電壓值。第二，電池實時參數值。第三，電池實時放電狀態。電池實時電壓值和電池實時放電狀態是操作人員最希望了解的實時放電信息。眾所周知，數值通常用表格來表示，狀態值通常用不同的顏色來表示。一個是數值，一個是狀態值，如何將二者很好的統一起來，是實時顯示首先要解決的問題。一臺放電柜中的電池少則幾十粒，多則幾百粒，如果單單是用表格的形式來表示實時放電信息，恐怕會帶來很多不便。并且，一臺放電柜上加載的電池類型也是多種多樣的，如何在實時信息的顯示中區別不同的電池類型，也是一個非常重要的問題。因此，有必要引入圖形化方式，使得放電信息的顯示既美觀，又直觀。下面將對這三類數值和狀態的顯示分別進作近一步的說明。

3.1.1電池實時電壓值

    采用圖形與數值相結合的方式顯示電池實時電壓值是極佳的顯示方式。一粒電池若置于放電柜的某一空位上，則放電檢測管理系統中也將實時地以電池的形狀顯示出該位置上有電池存在。電池的實時電壓將以兩種形式表現出來。其具體數值會顯示在該粒電池所對應的圖形內，并用水位線的高低表示電池的滿溢程度。

3.1.2電池實時參數值

    電池實時參數包括電池類型等許多參數，但是在實時顯示中最為重要有電池類型和終止電壓值。不同類型的電池使用不同的通道，如果使用了錯誤的通道，電池的狀態就不能正常顯示。不同類型的電池，形狀也不盡相同，可以用不同大小的電池形狀表示不同類型的電池。同時，為了保證放電過程的正常進行，另一個非常重要的參數就是終止電壓，只有剛好到達終止電壓時結束的放電過程是正常的。

3.1.3電壓實時放電狀態

    一排電池在經歷整個放電過程時，要進入一系列狀態：參數未加載、參數已加載、正在放電、放電結束。將不同的狀態用不同的顏色表示，是一種非常簡便、直觀的表示形式。放電狀態實時顯示的局部范例見圖3，其中電池內的黑色字體表示小數點后的數值，紅色字體表示小數點前的數值，這樣可以讓有限的空間發揮最大的作用。

3.2放電曲線平滑算法

    放電曲線通常分為三類：電壓時間曲線、間隔電壓曲線和平均結果曲線。電壓時間曲線和間隔曲線均針對的事故一粒電池，平均結果曲線是針對一排電池的電壓時間曲線。用以繪制放電曲線的數據越多越好，電壓時間曲線的數據源是放電過程中的開壓、始壓、末壓和11級特殊電壓值及其所對應的時間值。不難看出，用來繪制電壓時間曲線的數據是非常有限的。以最常用的24h/d的放電方式為例，一天所收集的電壓時間數據最多不超過13對（末壓必定包括在11級電壓中）。也就是說，即使全天24小時放電，一排電池一天最多只能采集13個時間點記錄其的電壓時間數據。

前面已經提到，放電曲線依據曲線之間的吻合度來進行后期分析。根據電壓時間值獲取的真實的放電曲線應當是鋸齒型的，若要進行分析無法達到理想的效果。因此，有必要對放電曲線進行平滑。而想要獲得平滑的放電曲線則必須要采取一定的措施進行插值，這里使用貝塞爾插值公式來進行插值，以獲得期待的平滑曲線。

將貝塞爾公式以中央插分格式寫成插值公式，只保留到第二階插分，有公式（1）：

Y ≈ (y₀+y₁) + (t- )δy +  ()   (1)

其中t=,h是點間距。

 
    參考圖4，y_-1，y_0，y_1，y₂分別是點I_-1，I_0，I_1，I₂處的值，x_-1，x_0，x₁和x₂分別是上述四點的橫坐標。在這里，就是如何在已知I_-1，I_0，I_1，I₂四點坐標的情況下，確定I₀和I₁之間，橫坐標為x的點的y值。δy，δ²y₀，δ²y₁分別表示y在x處的一階差分，y在x₀處的二階差分和y在x₁處的二階差分，將她們站成真正的差分形式，如公式（2）所示：

Y = (y₀+y₁) + (t- )(y_1-y₀)+ ( y₂-y₁-y₀+y_-1)   (2)

    依照這個公式，可以很方便地實現一維方向上的數值預測。但是在放電過程中，我們需要計算的是二維方向上的數值預測。可以先在一個方向上使用公式（2），然后再在另一個方向上計算插值。這種方法的實質是使用一維的插值公式解決二維的插值問題。這樣，通過使用固定的間隔，就可以確定各個插值點的位置，最終繪制出一條理想的平滑曲線。

4.結束語

    本文所述的智能放電檢測管理系統涵蓋了電池放電管理的各項日常工作，可以順利完成放電控制、數據采集和數據的后期處理，界面美觀、操作簡便，大大提高了電池放電檢測的工作效率。目前該類軟件還僅限于單機版，下一步的工作是將其改造為網絡版，進一步優化系統性能。

參考文獻

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[4]王躍山.貝塞爾插值及其在數值預報中的應用[J].海洋預報.1995.5，12-17