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    物联网框架下蓄电池全生命周期监控研究

    时间：2023-01-13 16:45:13来源：百花范文网本文已影响人

    朱小浩

    （江苏常熟发电有限公司，江苏 常熟 215500）

    蓄电池是一种常见的电气化学设备，被广泛用于交通、电力、通信等众多行业。当前，由于社会发展，世界人口数量不断增多，人类面临着传统化石资源枯竭、环境生态恶化、气候极端化等问题，能源结构调整势在必行[1]。在此背景下，光伏、风能等清洁能源开始受到各国的青睐，发展迅速。随着清洁能源的应用，蓄电池储能进一步得到更大规模的使用。为了保证蓄电池的安全生产和使用，应通过物联网一类的现代科学技术，对其进行生命全周期的监控研究。

    基于可持续发展观和环境友好节约型社会的背景，蓄电池作为一种高性能的电气化学设备被广泛使用于诸多领域。近几年，科技不断地发展，蓄电池已经成为通信系统、电力系统、交通系统以及国防系统中高可靠性电源系统的核心部分。由于蓄电池需求量的不断增多，生产和所服务的领域也逐渐扩大，随之而来的安全问题也逐步增多。为了有效避免此类问题的发生，进一步提高蓄电池的寿命，使用物联网这种能够将监控、连接、互动优化整合在一起的技术，是监控蓄电池全生命周期的最佳选择。物联网系统主要利用网络作为监控和管理的介质，能够将蓄电池全生命周期过程中的所有能够被寻址的普通物理对象连接在一起，在收集和传输信息的同时，人们可以依据相关系统所发送出的数据，实施有效及时的处理，极大程度地节省人力资源，科学有效地延长蓄电池的使用寿命。相关工作管理人员可以依托物联网系统的故障预警预测以及所发出的安全警报信号，对蓄电池的安全状态做以决策，构建全新的蓄电池管理体系[2]。

    蓄电池全生命周期管理主要包括生产线、物流、仓储、在线使用、报废以及回收六大板块，其监控的主要目的是为了保证蓄电池在生产和使用过程中的安全稳定性[3]。使用物联网进行相关监控工作，要涵盖蓄电池信息统计分析功能、实时数据功能、历史数据分析以及故障预测报告功能。可以通过建立信息报表的模式，将各个环节需要使用和应用到的数据，传送到各个环节和作业实物中。工作人员依托每一环节系统所传送和反映出的问题做好相关决策工作。建立综合管理系统时，应将生产管理系统、物流管理系统、仓储管理系统、在线使用管理系统设立统一的报表收发形式，通过系统将其传送至统计分析模块系统中。

    2.1 生产线监控系统

    蓄电池的构造主要由外壳、上盖、极板、汇流排、极柱、过桥保护板以及端子等部分组成。传统的蓄电池生产线主要依靠人工组装，最后完成相关作业。虽制造工具成本较低，投入的制造成本较少，但由于人工组装和制造较慢，其没有标准的机械化要求去衡量，就会导致蓄电池的质量较差。目前都是使用自动化机械设备进行生产和组装，像蓄电池包扳机、蓄电池极耳抛光机以及蓄电池极群压装机等，其生产线的监控主要依托在自动生产装置上安装智能监测设施，通过计算机以及物联网系统对数据进行收集及监测，将相关信息反馈给工作人员。工作人员根据提前设置的标准和程序对生产过程中出现的安全或预警信息采取相应措施，以保证生产过程的顺利开展。在此过程中，蓄电池电子标签以及蓄电池相关信息的录入工作，是生产过程中的重点，可以通过在生产线终端设置阅读器的方式，保证蓄电池相关生产信息的录入。蓄电池生产结束之后，阅读器通过扫描、读取、录入的方式将电子标签中的相关信息自动录进蓄电池生命周期状态中。管理数据库得到相应的数据之后，通过系统自动生成的信息报表，经互联网传送到综合管理系统之中，方便工作人员读取。

    2.2 物流监控系统

    蓄电池的物流生产工作是供应链的重要一环，包括蓄电池的分配以及货物配送工作。采用物联网系统，能使作业流程更加规范化，能够有效地控制成本投入，对后期仓储管理工作也有一定的帮助。蓄电池物流监控系统主要涵盖六大板块：一是蓄电池的运输工作，二是蓄电池的配送工作，三是蓄电池的包装工作，四是蓄电池的搬运以及装卸工作，五是蓄电池的流通加工工作，六是蓄电池相关的物流信息[4]。

    首先要设立相应的数据采集和追踪器，安置于运输货物的车辆内。物流监控系统采集的主要内容包括货物信息、运输路线、驾驶时间以及驾驶员工作状态，这样做的主要目的一是能够保障货物的准确分配，二是能够了解货物目前的运输状态，三能够防止驾驶员疲劳驾驶所造成的安全事故。

    在物流转接站设立相应的物流管理系统并设置阅读器，用来读取货物的电子标签信息，通过采集和录入信息表的方式，进一步完善货物的信息状态，这样不用再通过人工录取信息，大大地节省了工作时间，提高了工作效率。物流管理的数据采集信息表内容应包括蓄电池出厂信息、蓄电池运输方式、蓄电池始发地、到达目的地以及相应的负责和对接人员。

    2.3 仓储监控系统

    仓储监控系统主要针对蓄电池在仓库内的存储状态和出入库保管工作加以管理。监控的目的一是为了能够快速地找到对应的蓄电池存放的位置，进一步提高工作效率，二是控制生产的经济效益，三是方便蓄电池在存储期间的安全管理工作。当前较为先进的仓储监控系统为射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）监控管理系统，它可以实现对仓储内的蓄电池进行控制和管理，能够在需要时快速地找出蓄电池的存储地点，实现高效有力的监管。

    设置仓储监控系统时，在成品蓄电池安装了RFID 电子标签的前提下，应将物品与系统标签所需要使用的发卡器进行绑定。然后在放置蓄电池的物品位置或货架上安装RFID 读写器和扩展器，将其分布于各个存储点中，这样便于读取蓄电池的电子标签信息。之后将RFID 读写器通过网络与系统中心的数据库进行连接。当取出或者放置相对应的蓄电池时，系统便可以及时地更新蓄电池的全生命周期状态，这样便于仓储管理人员的梳理和检查。

    2.4 在线使用监测管理系统

    在线使用监测管理系统是对蓄电池全生命周期实施监控的重点核心内容。在蓄电池开始使用之前，应扫描蓄电池的电子标签，这样在全生命周期状态中就可以直观地看出蓄电池正在使用中。根据预设的系统程序设定，使用状态传送到综合管理系统平台之后，系统对蓄电池的监控及监测就会发生变化，通过监控蓄电池内阻、电压以及温度等因素，保证蓄电池在使用过程中安全稳定运作。使用过一段时间之后，系统会存储以往的历史使用数据统计及分析结果，结合当下的实时使用数据分析能够形成综合性的在线使用安全信息结果，并将其反馈到相关管理人员或使用者的手中。工作人员或使用者可以根据反馈出的信息，有计划地对蓄电池实施保养工作，以保证蓄电池的使用寿命。

    2.5 报废监控系统

    蓄电池在使用到一定的期限后，就要及时地采取报废处理，以免蓄电池超出使用负荷，进而导致安全事故的发生。蓄电池出厂时，要在电子标签和相关识别号信息中录入蓄电池的使用期限，具体报废情况应根据实际使用状况对蓄电池所产生的影响进行相应的处理。在监控过程中，除了要对年限进行监控和分析之外，还要将蓄电池的使用状态以及实时状态进行综合分析，制定相关标准，到达一定使用参数之后，就应马上进入报废环节。在监控系统中设置报废标准时，应注意蓄电池容量、蓄电池温度及蓄电池寿命这三个方面的问题。对于蓄电池的容量而言，通常情况下蓄电池的实际放电容量低于额定容量的70%，对于经过维修以后无法恢复的，应予以报废处理。如果蓄电池长期处于高温状态，就很容易对外形造成影响，导致极板软化和活性物质的脱落，致使电解液发黑并难以修复，应进行报废。蓄电池在到达一定的使用期限之后就会出现短路以及断路的现象，如果再继续使用就会产生安全隐患，所以也应予以报废。应在系统内设置相关标准，蓄电池达到设定的参数后，系统就会自动提醒相关人员及时地开展报废和回收工作。

    2.6 回收监控系统

    蓄电池到达一定的使用期限后，在报废的前提下，不能随意丢置，其中含有的铅、汞、镉等重金属所产生的有毒物质会对环境以及生态平衡造成极大的影响，对人体神经以及造血功能产生极大的破坏[5]。为了防止此类现象的发生，必须重视蓄电池的回收工作。在此项工作中使用物联网监控系统有积极的社会意义，能够有效防止蓄电池对于周围环境和人体的破坏。当报废的蓄电池进入到回收环节，应通过扫描电子标签的方式，对报废蓄电池的性质加以分析，将蓄电池的全生命周期阶段改为回收，这样工作人员就能够通过综合管理系统查阅到蓄电池的信息状态。录入信息时，仍要设立相应的信息录入数据表格，其中应包括蓄电池的出厂相关信息、回收地点、回收时间以及相关负责人等。

    蓄电池全生命周期管理主要包括生产、物流、仓储、使用、报废及回收六大板块。物联网系统能够通过信息传感器、射频识别技术、定位系统、红外感应器以及激光扫描器等装置和技术，对蓄电池进行科学有效的管理和监控。通过人、机、物的互联互通，进一步稳定了蓄电池在全生命周期的安全，实现了独立寻址的普通物理对象形成网络互联的安全作业目标。

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