便攜式通信終端設(shè)備維護(hù)電源的應(yīng)用

湯震+陸智敏+劉劍汛

【摘要】 通信局（站）的電源維護(hù)以保證穩(wěn)定、可靠、安全供電為其總技術(shù)要求，維護(hù)工作的基本任務(wù)之一是保證電源設(shè)備向通信設(shè)備不間斷地供電，供電 質(zhì)量 符合標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)防嚴(yán)重障礙（由于通信電源設(shè)備故障造成的交換局交換設(shè)備和一級干線、二級干線、傳輸設(shè)備的通信中斷）發(fā)生，降低電源系統(tǒng)的不可用度。為了保證通信生產(chǎn)可靠、準(zhǔn)確、安全、迅 速，我們可以將通信設(shè)備對通信電源的基本要求歸納為：可靠、穩(wěn)定、小型智能和高效率。

【關(guān)鍵字】 鋰聚合物電池 智能顯示儀表 便攜式電源

一、背景技術(shù)

EPON設(shè)備與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)是目前配網(wǎng)自動化（配電自動化網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)中實現(xiàn)開關(guān)站配電終端與環(huán)網(wǎng)柜配電終端（DTU設(shè)備），以及柱上開關(guān)配電終端（ONU設(shè)備與OLT設(shè)備）數(shù)據(jù)上傳、遠(yuǎn)程遙測、遠(yuǎn)程遙控的關(guān)鍵設(shè)備。

二、設(shè)計目的

目前給上述設(shè)備提供調(diào)試與維護(hù)電源的手段主要有兩種。一是采用設(shè)備內(nèi)自帶的小容量鉛酸蓄電池供電。二是通過臨時外接蓄電池組的方法供電。

采用配電終端設(shè)備內(nèi)自帶的6Ah（Ah：安時）的小容量鉛酸電池，且不說容量大小，單就選型來說上述配電終端設(shè)備多為戶外工作環(huán)境金屬柜體長期受強(qiáng)光直射（柱上開關(guān)設(shè)備尤為明顯），在夏季柜體內(nèi)部溫升普遍高于60℃，這將嚴(yán)重影響鉛酸蓄電池的使用壽命，使原本就偏小的蓄電池容量再大打折扣，當(dāng)設(shè)備供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時該鉛酸蓄電池以完全不能滿足維護(hù)期間臨時供電的要求。高溫還會造成鉛酸蓄電池內(nèi)部電解液揮發(fā)，眾所周知酸性氣體對電子設(shè)備有致命損害極易造成電子元件與電路板腐蝕而導(dǎo)致設(shè)備報廢。

采用外接臨時蓄電池組供電雖可滿足供電需求，但由于體積龐大過于笨重不利于攜帶，蓄電池內(nèi)電量與蓄電池容量剩存多少不好判斷，難以對施工進(jìn)度節(jié)點進(jìn)行有效的管控。臨時蓄電池組與設(shè)備通信設(shè)備進(jìn)行連接時有因正負(fù)極接反而損壞設(shè)備的情況發(fā)生，而且整個接線過程都是帶電操作，稍不留神就有發(fā)生短路的可能。臨時蓄電池組極柱裸露在外，同工程車內(nèi)其它工具（現(xiàn)有工具大多為金屬制品）放在一起易發(fā)生短路引起火災(zāi)或爆炸及其危險，給運輸工作也帶來很多不便。

三、設(shè)計要求

實用新型的主要特征在于：便攜式EPON設(shè)備與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)維護(hù)電源、實時顯示剩余電量、剩余放電時間、快速免工具連接、防反接、防短路、無人值守智能充電。

實用新型主要適用于EPON設(shè)備與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)等配網(wǎng)自動化通信設(shè)備的安裝調(diào)試與維護(hù)供電需求，所以主要敘述現(xiàn)有配網(wǎng)自動化通信設(shè)備的安裝調(diào)試與維護(hù)供電方法的不足之處。

四、工作原理

4.1主要內(nèi)容

本實用新型既具備可靠的長時間供電功能，還具有剩余容量實時顯示、剩余供電時間動態(tài)顯示、快速連接、防反接等功能，采用內(nèi)置鋰聚合物電池解決了臨時蓄電池組不利于攜帶易發(fā)生短路的不足。 設(shè)計原理圖如圖1。

4.2組成部分

本實用新型涉及便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源，包括：顯示儀表1、充電指示燈2、直流輸出指示燈3、直流輸出快速接口4、防短路直流輸出電源線5、直流輸出熔絲6、直流輸出開關(guān)7、鋰聚合物電池8、鋰電池智能充電管理模塊9、交流輸入接口10、充電開關(guān)11、交流電源線12、便攜式機(jī)殼13。

4.3充放電操作

4.3.1充電操作

將交流電源線12插入交流輸入接口10，打開充電開關(guān)11，便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源的充電指示燈2會亮起（充電時為紅色，電池充電完成后變?yōu)榫G色），當(dāng)鋰聚合物電池8電量充滿后，鋰電池智能充電管理模塊會自動停止充電（充電停止電流<300mA），充電完成后關(guān)閉充電開關(guān)11，拔出交流電源線12完成充電。便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源采用鋰聚合物電池作為電能存儲裝置，不需要待電量耗盡后再對便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源進(jìn)行充電，電量完全耗盡將影響鋰聚合物電池8的使用壽命。

4.3.2放電操作

將防短路直流輸出電源線5的A端（該端插頭具有防誤插功能，可有效避免正負(fù)極反接）插入直流輸出快速接口4，將防短路直流輸出電源線5的B端插入通信設(shè)備電源接口（該端插頭具有防反插防短路功能，可徹底避免因正負(fù)極反接而燒毀設(shè)備現(xiàn)象的情況發(fā)生）整個連接過程不需其它任何工具。打開直流輸出開關(guān)7，直流輸出指示燈3亮起。此時顯示儀表1同時顯示當(dāng)前鋰聚合物電池8的剩余容量（百分比顯示，更加直觀）與剩余放電時間（剩余放電時間隨著輸出功率變化而動態(tài)顯示）方便工作人員對工作時間的掌控。以我司常用的EPON設(shè)備與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)為例（10W-15W）便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源可持續(xù)供電35至23小時完全滿足通信設(shè)備維護(hù)與調(diào)試的需求。

4.4電源模塊

鋰電池智能充電管理模塊型號：HJ-2403J2L

1.功能完備、安全有效

模塊集成了三大功能：鋰電池的保護(hù)，充電和電量不足警告。另外，模塊不需要取出充電，以符合特殊環(huán)境下的設(shè)備要求。

2.功率小，輸出效率高

3.充電過程無需人工干預(yù)

4.高精度電流電壓鎖定，確保充滿，絕無過充

5.過流、過壓、短路保護(hù)、安全可靠

6.穩(wěn)定性高，開關(guān)電源控制芯片采用進(jìn)口軍工級集成電路，穩(wěn)定可靠，故障率低，可靠性高，平均壽命50000小時以上

7.采用開關(guān)電源式電路，采用脈寬調(diào)制技術(shù)，轉(zhuǎn)換效率85%-98%，功率因數(shù)大于0.9、高效環(huán)保

8.指示燈顯示、全鋁外殼、美觀堅固、經(jīng)久耐用；紋波系數(shù)低，對其它設(shè)備干擾小

9.體積小、重量輕，合理結(jié)構(gòu)與散熱設(shè)計，提高充電器的便攜性

顯示儀表剩余容量實時顯示、剩余供電時間動態(tài)顯示計算公式：

T2=[（CO-CN）/C]/CN

式中代號定義：

T2為剩余放電時間

CO為當(dāng)前時間60秒前鋰聚合物電池剩余容量。

CN為當(dāng)前時間鋰聚合物電池剩余容量。

C為鋰聚合物電池總?cè)萘俊?/p>

注：CO、CN、由程序通過將當(dāng)前電壓采集模塊與電流采集模塊的測量值對比微處理器中存儲的鋰聚合物電池放電特性數(shù)據(jù)文件得出。

五、系統(tǒng)功能及優(yōu)點

5.1系統(tǒng)功能

1）具備可靠的長時間供電功能。

2）內(nèi)置鋰聚合物電池，耐候性能優(yōu)異。

3）電池剩余容量實時顯示、剩余供電時間動態(tài)顯示、快速連接、放短路、防反接等功能。

4）輕量化、便攜式結(jié)構(gòu)。

5.2主要優(yōu)點

1.本實用新型主體結(jié)構(gòu)部分使用以鋁合金型材為主要材質(zhì)，所以在攜帶與運輸過程中更加輕便堅固以便于攜帶。

2.本實用新型電能存儲裝置采用鋰聚合物電池，鋰聚合物電池相比鉛酸電池具有如下優(yōu)點：

3.重量體積輕巧：相同規(guī)格的電池組，鋰聚合物電池體積質(zhì)量僅為鉛酸電池的1/3左右，大大的減輕了運輸與搬運工作的工作強(qiáng)度，使便攜式通信設(shè)備維護(hù)電源更利于戶外安裝調(diào)試與維護(hù)作業(yè)。

4.超長壽命：長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，而鋰聚合物電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，綜合考慮，性能價格比為鉛酸電池的4倍以上。

5.使用安全：鋰聚合物電池完全解決了傳統(tǒng)鉛酸電池的安全隱患問題，在75℃的極端測試環(huán)境下也不會產(chǎn)生任何腐蝕性揮發(fā)氣體有效的避免了因鉛酸蓄電池在高溫環(huán)境下?lián)]發(fā)的酸性氣體對電子設(shè)備造成的損害。

6.可大電流快速充放電。

7.本實用新型直流輸出部分采用具有防反插、防短路功能的快速連接裝置，徹底避免了因蓄電池組正負(fù)極反接而損害設(shè)備的情況發(fā)生。整個連接過程不需要使用其它任何工具，徒手操作即可

8.本實用新型采用先進(jìn)的自主研發(fā)的智能顯示儀表，該儀表以AVR系列單片機(jī)為核心微處理器，并配套電壓、電流監(jiān)測裝置與液晶顯示屏。通過與微處理器中存儲的鋰聚合物電池放電特性數(shù)據(jù)文件對比實時監(jiān)測到的電壓、電流等信號經(jīng)過程序計算成剩余電量與剩余放電時間等信息輸出至液晶顯示屏顯示，避免了以往臨時蓄電池組實際剩余容量不好判斷，剩余時間無法確定等弊端，解決了施工進(jìn)度節(jié)點難掌控的難題。

9.本實用新型采用鋰電池智能充電管理模塊，用于對鋰聚合物電池進(jìn)行恒流充電，并在充電完成后自動關(guān)閉。做到無人值守智能充電。

5.3參數(shù)列表

參 考 文 獻(xiàn)

[1]郭炳焜的《鋰離子電池》. 中南大學(xué)出版社.2002

[2]侯繼江. EPON技術(shù)分析. 《電信技術(shù)》.2007（08）

[3]熊偉成. EPON技術(shù)及市場應(yīng)用. 《電信網(wǎng)技術(shù)》. 2007（02）

[4]李超.EPON上行接入中動態(tài)帶寬分配算法研究.電子科技大學(xué).2006

[5]劉偉，黃燕輝，張曙光.工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)選型淺析. 電力行業(yè)信息化年會， 2013