1.引言

    近年来，随着科技的不断发展，我国的电力建设和用电水平在不断上升，进入电池行业的企业越来越多，竞争也越来越激烈。生产小型、长效、高能、安全、无污染的电池必然成为今后电池行业的发展趋势。因此对电池性能的检测对于各大中小型的电池厂家来说是致关重要的。

    放电检测智能管理系统是针对各类放电检测柜而设计的一套智能数据管理系统，主要负责放电控制和放电数据的采集，其实作为一套管理软件它还兼顾对放电数据的后期处理这一重要任务。但是以往的该类论文并没有对放电数据的后期处理做详细的分析，本文将重点围绕放电数据的后期处理对放电智能管理系统做进一步的剖析。

2.设计思想

2.1系统软硬件结构

    恒阻放电检测柜的主要职能是对各类电池进行各种方式的放电检测，并存储放电数据。一台放电检测柜通常有多个屏，每屏可以放5排电池，而每排的电池个数通常是9粒。作为一套与其相配套的管理软件，本系统的首要职责应当是控制放电检测柜的放电检测工作，并且将存储在放电检测柜中的放电数据存入数据库用于进行后期数据分析。该系统的拓扑结构如图1所示。

2.2系统功能划分

    以往的该类系统在数据分析之中存在着诸多不足，尤其是系统不能直接对电池性能的好坏做出判断，而必须人为地判断电池性能的好坏。如何最大限度地发挥所收集数据的作用，是本文将要讨论的重点。

    我们将系统的功能划分为三类：控制、采集、分析。系统功能结构如图2所示。

2.2.1放电控制

    放电控制部分的主要职责是发送命令和参数到放电柜用以控制其放电。放电控制命令规定了放电柜的各种工作状态，而放电参数是由放电控制命令来承载的。图2中，将放电控制类功能主要分为四种：系统参数设置、通道设置、单排放电参数设置、数据传送设置。

    系统参数设置：负责添加或删除电池的类型、放电方式等参数。

    通道设置：为不同类型电压的电池选择不同的通道。

    数据传送设置：设置放电柜发送放电数据的方式。

    单排放电参数设置：设置某排电池的放电方式、电池类型、放电时间等参数的当前数值，并控制这些数值的发送和撤除。

2.2.2数据采集

   
    数据采集部分的主要职责是发送命令将放电柜中的数据采集出来并部分存放到数据库中。通常从放电柜中采集到的的放电数据有四类，所对应的功能如图2所示，分别为：实时电压数据管理、每日电压数据管理、电压时间数据管理、间隔电压数据管理。
   
    实时电压数据管理：实时显示各排电池的电压值，及当前各排电池的放电状态，实时电压不存放入库，余下三种放电数据均须存放入库。

    每日电压数据管理：采集各排电池在放电过程中每日的开压、始压和末压。

    电压时间数据管理：采集各排电池在特定电压时的时间值。

    间隔电压数据管理：以设定好的时间间隔采集各排电池的时间电压值。

2.2.3后期分析

  
    后期分析部分的主要职责是对存储在数据库中的数据进行分析和处理。其实从放电柜中采集入库的数据无非是时间值和电压值两种，之所以将其分为三类，也是为了方便进行后期分析。从后期分析的表现形式上来说，有平均结果和曲线绘制两种。为了将数据库中的电子数据输出成纸质数据以便保存，特别添加报表打印功能。如图2所示，后期处理类的功能分为：平均结果分析、曲线分析和报表分析。

    平均结果分析：衡量一排电池性能的好坏，首先要检查它们是否具有良好的一致性，所以通过计算差值和均匀度的方式，构造一个平均结果分析表来检查各排电池的一致性问题。

    曲线分析：图表法是公认的既直观又简便的分析方法。将其运用到电池性能检测中，同样能收到很好的效果。可以通过单粒电池与电池之间的曲线吻合度来判断单粒电池的性能，也可以通过整排电池与电池之间的平均结果曲线吻合度来判断整排电池的整体性能。

报表分析：可以选择任意格式打印或预览平均结果分析表和曲线分析图。

3.系统实现及其关键技术

3.1图形化实时放电状态

    在放电过程中，电池放电状态的实时显示是为了方便操作人员直观地掌握放电过程的全局状况。因此放电状态的实时显示的好坏会直接影响操作人员对全局的把握和控制。放电状态的实时显示需要考虑诸多数值和状态的显示，可将其划分为以下三类：第一，电池实时电压值。第二，电池实时参数值。第三，电池实时放电状态。电池实时电压值和电池实时放电状态是操作人员最希望了解的实时放电信息。众所周知，数值通常用表格来表示，状态值通常用不同的颜色来表示。一个是数值，一个是状态值，如何将二者很好的统一起来，是实时显示首先要解决的问题。一台放电柜中的电池少则几十粒，多则几百粒，如果单单是用表格的形式来表示实时放电信息，恐怕会带来很多不便。并且，一台放电柜上加载的电池类型也是多种多样的，如何在实时信息的显示中区别不同的电池类型，也是一个非常重要的问题。因此，有必要引入图形化方式，使得放电信息的显示既美观，又直观。下面将对这三类数值和状态的显示分别进作近一步的说明。

3.1.1电池实时电压值

    采用图形与数值相结合的方式显示电池实时电压值是极佳的显示方式。一粒电池若置于放电柜的某一空位上，则放电检测管理系统中也将实时地以电池的形状显示出该位置上有电池存在。电池的实时电压将以两种形式表现出来。其具体数值会显示在该粒电池所对应的图形内，并用水位线的高低表示电池的满溢程度。

3.1.2电池实时参数值

    电池实时参数包括电池类型等许多参数，但是在实时显示中最为重要有电池类型和终止电压值。不同类型的电池使用不同的通道，如果使用了错误的通道，电池的状态就不能正常显示。不同类型的电池，形状也不尽相同，可以用不同大小的电池形状表示不同类型的电池。同时，为了保证放电过程的正常进行，另一个非常重要的参数就是终止电压，只有刚好到达终止电压时结束的放电过程是正常的。

3.1.3电压实时放电状态

    一排电池在经历整个放电过程时，要进入一系列状态：参数未加载、参数已加载、正在放电、放电结束。将不同的状态用不同的颜色表示，是一种非常简便、直观的表示形式。放电状态实时显示的局部范例见图3，其中电池内的黑色字体表示小数点后的数值，红色字体表示小数点前的数值，这样可以让有限的空间发挥最大的作用。

3.2放电曲线平滑算法

    放电曲线通常分为三类：电压时间曲线、间隔电压曲线和平均结果曲线。电压时间曲线和间隔曲线均针对的事故一粒电池，平均结果曲线是针对一排电池的电压时间曲线。用以绘制放电曲线的数据越多越好，电压时间曲线的数据源是放电过程中的开压、始压、末压和11级特殊电压值及其所对应的时间值。不难看出，用来绘制电压时间曲线的数据是非常有限的。以最常用的24h/d的放电方式为例，一天所收集的电压时间数据最多不超过13对（末压必定包括在11级电压中）。也就是说，即使全天24小时放电，一排电池一天最多只能采集13个时间点记录其的电压时间数据。

前面已经提到，放电曲线依据曲线之间的吻合度来进行后期分析。根据电压时间值获取的真实的放电曲线应当是锯齿型的，若要进行分析无法达到理想的效果。因此，有必要对放电曲线进行平滑。而想要获得平滑的放电曲线则必须要采取一定的措施进行插值，这里使用贝塞尔插值公式来进行插值，以获得期待的平滑曲线。

将贝塞尔公式以中央插分格式写成插值公式，只保留到第二阶插分，有公式（1）：

Y ≈ (y₀+y₁) + (t- )δy +  ()   (1)

其中t=,h是点间距。

 
    参考图4，y_-1，y_0，y_1，y₂分别是点I_-1，I_0，I_1，I₂处的值，x_-1，x_0，x₁和x₂分别是上述四点的横坐标。在这里，就是如何在已知I_-1，I_0，I_1，I₂四点坐标的情况下，确定I₀和I₁之间，横坐标为x的点的y值。δy，δ²y₀，δ²y₁分别表示y在x处的一阶差分，y在x₀处的二阶差分和y在x₁处的二阶差分，将她们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)

    依照这个公式，可以很方便地实现一维方向上的数值预测。但是在放电过程中，我们需要计算的是二维方向上的数值预测。可以先在一个方向上使用公式（2），然后再在另一个方向上计算插值。这种方法的实质是使用一维的插值公式解决二维的插值问题。这样，通过使用固定的间隔，就可以确定各个插值点的位置，最终绘制出一条理想的平滑曲线。

4.结束语

    本文所述的智能放电检测管理系统涵盖了电池放电管理的各项日常工作，可以顺利完成放电控制、数据采集和数据的后期处理，界面美观、操作简便，大大提高了电池放电检测的工作效率。目前该类软件还仅限于单机版，下一步的工作是将其改造为网络版，进一步优化系统性能。

参考文献

[1] GB/T7112-1998国家电池标准

[2]李久芳，宋仲康.基于Delphi的二次电池检测系统[J].通信电源技术.2003.8，33-35

[3]吴文同.电池工业[J].电池工业.1998.4,119-121

[4]王跃山.贝塞尔插值及其在数值预报中的应用[J].海洋预报.1995.5，12-17