“實時監測 + 智能預警 + 精準管理”為蓄電池打造 24 小時 “健康管家”

簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

  在現代電力保障體系中，UPS 蓄電池作為關鍵時刻的 “救命稻草”，其重要性不言而喻。然而，當深入探究 UPS 蓄電池在線監測領域時，諸多棘手痛點逐漸浮出水面。這些痛點如同隱藏在暗處的 “殺手”，悄無聲息地威脅著電力供應的穩定性與持續性，讓眾多依賴穩定電力的企業和機構苦不堪言。今天，就讓我們一同聚焦這些痛點，探尋背后的深層原因與解決之道。

  在數據中心、通信基站等對電力穩定性要求的場所，UPS 蓄電池肩負著保障電力不間斷供應的重任。可誰能想到，看似可靠的 UPS 蓄電池在線監測，實則暗藏重重痛點。從難以精準察覺的電池老化隱患，到復雜環境下監測數據的頻繁波動，這些問題不僅增加了運維成本，更隨時可能引發電力中斷事故，給生產經營帶來難以估量的損失。接下來，讓我們一探究竟，看看這些痛點究竟如何困擾著我們。

一、監測技術局限性

（一）電池健康狀態評估不準

  傳統參數監測的片面性：目前多數在線監測系統主要依賴電池的電壓、電流等常規參數來評估健康狀態。但在數據中心復雜多變的運行環境中，這些參數并不能全面反映電池的真實健康狀況。例如，部分電池內部可能已經出現極板硫化、活性物質脫落等問題，然而在正常充放電過程中，其電壓、電流表現仍處于看似正常的范圍，導致監測系統無法及時察覺潛在故障，為數據中心的電力保障埋下隱患。

  容量預測偏差大：準確預測電池剩余容量是制定合理維護計劃、保障數據中心不間斷供電的關鍵。但現有的在線監測技術在容量預測方面存在較大誤差。數據中心的電池使用場景復雜，負載電流波動頻繁，這使得基于傳統模型的容量預測方法難以適應。實際情況中，可能監測系統顯示電池容量充足，但在突發高負載情況下，電池實際可供使用的容量遠低于預期，導致 UPS 過早切換至市電，嚴重時甚至引發電力中斷事故。

二、環境適應性難題

（一）溫度影響監測精度

  局部過熱難察覺：數據中心內部設備密集，散熱情況復雜，存在明顯的局部熱點區域。蓄電池對溫度極為敏感，溫度過高會加速電池老化、縮短使用壽命，同時也會影響監測數據的準確性。一些在線監測系統雖配備了溫度傳感器，但在面對數據中心復雜的溫度場時，傳感器布局往往難以做到全面覆蓋，導致部分區域的電池處于高溫環境卻未被及時監測到。例如，在某數據中心的一個機柜內，由于通風不暢，局部溫度比其他區域高出 10℃以上，而該區域的電池溫度監測數據卻未能準確反映這一異常，使得電池長期在高溫下運行，性能快速下降。

  溫度補償算法不完善：即使監測到了溫度變化，現有的在線監測系統在進行溫度補償時，算法往往不夠精準。不同品牌、型號的電池對溫度的響應特性存在差異，而通用的溫度補償算法無法充分考慮這些差異，導致在溫度波動時，對電池參數的修正不準確。例如，當環境溫度從 25℃驟降至 15℃時，監測系統按照默認的溫度補償算法對電池電壓進行修正，結果與實際電池在該溫度下應有的電壓偏差較大，進而影響了對電池健康狀態的判斷。

（二）電磁干擾干擾信號傳輸

  復雜電磁環境影響傳感器性能：數據中心內布滿了大量的電子設備，如服務器、交換機等，這些設備在運行過程中會產生強烈的電磁干擾。UPS 蓄電池在線監測系統的傳感器多為精密電子元件，極易受到電磁干擾的影響。受到干擾后，傳感器采集的數據會出現波動、跳變等異常情況，導致監測系統誤判電池狀態。例如，在數據中心網絡設備集中的區域，由于電磁干擾強度大，該區域內的電池監測傳感器采集的電流數據頻繁出現大幅波動，使監測系統頻繁發出錯誤警報，嚴重干擾了運維人員的正常工作。

  信號傳輸線路受干擾：從傳感器到監測主機的信號傳輸線路也會受到電磁干擾的影響。數據中心內的布線錯綜復雜，監測信號傳輸線不可避免地會與其他強電線路并行或交叉，這增加了信號受到干擾的風險。一旦信號傳輸過程中受到干擾，數據丟失或錯誤的情況就可能發生，導致監測系統無法獲取完整、準確的電池信息，影響對電池狀態的實時監測和分析。

三、運維管理困境

（一）系統兼容性差

  不同品牌設備難以協同：數據中心在建設和升級過程中，可能會采用不同品牌的 UPS 設備和蓄電池，以滿足多樣化的業務需求。然而，現有的在線監測系統往往缺乏良好的兼容性，不同品牌設備之間的通信協議、數據接口存在差異，導致難以實現統一的監測和管理。例如，某數據中心同時使用了 A 品牌的 UPS 和 B 品牌的蓄電池，其配備的在線監測系統只能分別對 UPS 和蓄電池進行獨立監測，無法整合數據形成全面的電池狀態分析報告，給運維人員的工作帶來極大不便。

  軟件升級困難：隨著技術的不斷發展，在線監測系統需要定期進行軟件升級以提升功能和性能。但在數據中心實際運維中，軟件升級往往面臨諸多困難。由于監測系統與數據中心內其他關鍵業務系統存在一定關聯，升級過程中可能會引發兼容性問題，影響整個數據中心的正常運行。此外，一些老舊的監測系統，由于廠商不再提供技術支持，無法進行軟件升級，導致系統功能逐漸落后，難以適應數據中心日益增長的運維管理需求。

（二）運維成本高

  設備采購與安裝成本：構建一套完善的 UPS 蓄電池在線監測系統，需要采購大量的監測設備，包括傳感器、數據采集器、監測主機等，這本身就是一筆不小的開支。在數據中心規模較大的情況下，設備采購成本更是高昂。此外，設備的安裝也需要耗費大量的人力和時間，尤其是在已建成的數據中心中進行監測系統的安裝，需要對現有的電池組進行改造、布線，施工難度大，進一步增加了安裝成本。例如，一個擁有 1000 組電池的數據中心，構建在線監測系統的設備采購和安裝成本高達數十萬元。

  運維人力成本：即使監測系統投入使用后，后續的運維人力成本也不容忽視。由于監測系統的復雜性以及可能出現的各種問題，需要專業的運維人員進行日常巡檢、數據分析、故障排查等工作。在數據中心規模較大時，還需要配備專門的運維團隊。例如，某大型數據中心為了保障 UPS 蓄電池在線監測系統的正常運行，專門組建了一個 5 人團隊，每年的人力成本支出高達上百萬元。而且，運維人員需要不斷學習新的技術和知識，以應對監測系統不斷出現的新問題，這也間接增加了人力成本。

四、安科瑞UPS蓄電池在線監測方案

  ABAT100系列蓄電池在線監測系統，可提供電池的電壓、內阻與內部溫度等電池運行信息，并可提前對失效的電池進行預警及電池均衡，保障電池組備電時間并延長電池組使用壽命。該系統具有監測功能，安裝、維護與接入非常方便，系統主要由ABAT100-S單電池監測模塊、ABAT100-C組電池監測模塊、ABAT100-HS采集器模塊以及觸摸屏等組成，可通過觸摸屏查詢告警與實時數據、設置參數等，可選配監測平臺實現網絡化集中管理。

具有監測電池的電壓、內阻與內 部溫度功能，安裝、維護與接入非常方便。

ABAT100-HS數據采集器

  用于管理采集前端分布式單電池監測模塊的數據，并進行數據處理、解析、告警生成、保存和上傳；一個采集器可以管理 1組, 120節 蓄電池；數據自動分析處理，可估算電池剩余容量；支持MODBUS協議可接入第三方監測系統。

ABAT100-S單體電池監測模塊復雜

  每天24小時在線監測，隨時發現性能劣化的電池；

  分為2V、6V、12V三種檢測范圍，滿足絕大多數蓄電池要求；

  每個模塊監測一節電池，監測電壓、內阻與負極溫度；

  安裝簡單，正負極各接一根線，無專門培訓就能安裝。

ABAT100-C單組電池監測模塊

  充放電電流與環境監測

  每天24小時在線監測充放電電流與環境溫度

  帶光電隔離，支持MODBUS協議，極易接入第三方監測

  系統性能高可靠穩定

ABAT100-C模塊配套霍爾電流傳感器

ATP觸摸顯示屏

  實時數據、告警信息、事件查詢和統計

  曲線圖、柱形圖、環形圖等多元化圖形展示

  RS485串口 / RJ45網口 / USB接口

  24VDC供

  電嵌入式安裝

  7/10寸工業級觸控屏可選

組網方案

組網方案一：觸摸屏串口采集組網方案

組網方案二：AcrelEMS，EIOT平臺組網方案

選型示例根據項目信息配置如下方案每臺UPS主機下的蓄電池監控配置方案：

五、安科瑞AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統

平臺組成

   安科瑞電氣緊跟數據中心能效、資源利用率和可用性，提高運維效率并降低運維成本。

  AcrelEMS數據中心的能源管理提供全*位的監測和控制，主要分為電力監控、動環監控、能耗統計分析（能源管理）、蓄電池監控、精*配電監控、智能母線監控、智能照明、消防相關的子系統。

平臺拓撲圖

蓄電池監測系統

作者簡介：簡婷，女，本科，現就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為蓄電池在線監測系統。