基于微信小程序的電池組健康狀態(tài)監(jiān)測平臺設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：隨著能源危機和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，電動汽車的蓬勃發(fā)展已成為必然趨勢。作為電動汽車能量的來源，動力電池已成為研究的重點[1]。電動汽車和可再生能源的快速發(fā)展，使得電池組健康狀態(tài)監(jiān)測變得越來越重要。通過該平臺，用戶可以實時監(jiān)測電池組的健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施。文章首先分析了電池組健康狀態(tài)監(jiān)測的需求和現(xiàn)狀，然后提出了基于微信小程序的監(jiān)測平臺的設(shè)計方案，并詳細(xì)介紹了平臺的功能和實現(xiàn)方法。文章還對平臺進(jìn)行了測試和評估，結(jié)果表明該平臺具有良好的實用性和可行性。最后，還總結(jié)了設(shè)計和實現(xiàn)過程中遇到的問題，并提出了未來工作的展望。

關(guān)鍵詞：微信小程序；電池組；健康狀態(tài)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）22-0045-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

1 電池組健康系統(tǒng)

基于微信小程序的電池組健康狀態(tài)監(jiān)測平臺的設(shè)計和實現(xiàn)是一個重要的項目，電池健康監(jiān)測的重要性不容忽視，它直接關(guān)系到設(shè)備的使用性能、安全性和壽命。這個平臺將結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析，通過實時監(jiān)測電池組的溫度、電壓、放電電流等參數(shù)，給用戶提供詳盡的健康狀態(tài)報告和預(yù)警信息，從而幫助用戶及時發(fā)現(xiàn)電池組的異常情況，延長電池壽命，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。電池實際容量是指電池在充滿電的情況下所存儲的電能，是能夠直接表征電池壽命退化的重要參數(shù)[2]。通過獲取充電截止時刻電池組中每個單體電池的充電電壓值，獲取放電截止時刻每個所述單體電池的放電電壓值，根據(jù)所述充電電壓值和所述放電電壓值，確定所述電池組中的待定異常電池。其中，所述待定異常電池為充電電壓值高于第一電壓閾值，或者放電電壓值低于第二電壓閾值，或者充電電壓值與放電電壓值的差值高于第三電壓閾值的單體電池。根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則從所述待定異常電池中確定健康狀態(tài)SOH和/或荷電狀態(tài)SOC不匹配的單體電池。通過這個項目的設(shè)計和實現(xiàn)，希望能夠為用戶提供更加便捷和可靠的電池組健康狀態(tài)監(jiān)測解決方案，促進(jìn)電動汽車和可穿戴設(shè)備行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

2 電池組健康系統(tǒng)的功能需求

電池和電池管理技術(shù)的研發(fā)成為綠色能源行業(yè)的一大熱點。動力電池反復(fù)使用后會從汽車上退役，預(yù)計2025年我國退役動力鋰電池累計將達(dá)到78×107kg[3]。電池健康監(jiān)測在電動汽車、能源存儲系統(tǒng)、電池制造行業(yè)以及日常電子設(shè)備等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用需求。它不僅可以提高電池的安全性、穩(wěn)定性和使用壽命，還可以優(yōu)化系統(tǒng)性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量和客戶滿意度。

依據(jù)上述需求，本項目開發(fā)的基于微信小程序的電池組健康狀態(tài)監(jiān)測平臺設(shè)計與實現(xiàn)系統(tǒng)，針對電池組單體的電壓、放電電流以及溫度信息解決方案，綜合計算電池的健康狀態(tài)，解決用戶了解當(dāng)前設(shè)備的電池狀態(tài)，并建議用戶在必要時更換電池問題。產(chǎn)品可以應(yīng)用于通信基站、邊緣計算節(jié)點的蓄電池組以及老化測試設(shè)備、生產(chǎn)自動化檢測、機房監(jiān)控等行業(yè)。

電池組健康系統(tǒng)的功能需求涵蓋了實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、預(yù)警診斷和數(shù)據(jù)存儲等多個方面。因此，電池健康狀態(tài)的準(zhǔn)確估計對于電動汽車、通信基站以及邊緣計算節(jié)點來說都至關(guān)重要。

3 基于微信小程序的電池組健康系統(tǒng)的設(shè)計

為了確保電池組的長期穩(wěn)定運行和性能，需要一種有效的健康管理系統(tǒng)來監(jiān)測和管理電池組的狀態(tài)?；谖⑿判〕绦虻碾姵亟M健康系統(tǒng)是一種創(chuàng)新性的解決方案，它能夠充分利用微信平臺的廣泛應(yīng)用和優(yōu)秀的用戶體驗，為用戶提供更加便捷、智能的電池健康監(jiān)測服務(wù)。

基于微信小程序的電池組健康系統(tǒng)將提供用戶友好的界面和用戶體驗。微信小程序為用戶提供了一種輕量級、跨平臺的應(yīng)用形式，用戶無須下載安裝即可直接在微信中訪問和使用，這種便利性能夠大大提高用戶的接入體驗。同時，微信小程序還支持多種交互功能，如實時數(shù)據(jù)展示、遠(yuǎn)程控制等，可以實現(xiàn)更加智能化的電池管理。

基于微信小程序的電池組健康系統(tǒng)能夠充分利用微信生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢，實現(xiàn)電池數(shù)據(jù)的便捷管理和高效共享。用戶可以通過微信小程序隨時查看電池組的健康報告和歷史數(shù)據(jù)，同時還可以與其他用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交流和討論，以提升電池管理的技能和經(jīng)驗。

此外，該系統(tǒng)還將與微信生態(tài)內(nèi)的智能硬件進(jìn)行深度融合，實現(xiàn)對電池組的遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能控制。同時，系統(tǒng)還將與微信其他應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，為用戶提供更加智能化、一體化的電池管理解決方案。

對基于微信小程序的電池組健康狀態(tài)監(jiān)測平臺設(shè)計與實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計中除了完成以上基本功能外，針對電池組的工作環(huán)境、用途、高安全性等特點，系統(tǒng)還應(yīng)該擁有以下優(yōu)點：

1） 具有便捷性和易用性。用戶只須在微信中打開小程序，即可隨時隨地查看電池組的健康狀況，無須下載額外的應(yīng)用程序。這種便捷的方式使用戶能夠更加方便地監(jiān)控電池組的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。

2） 具有實時監(jiān)控和提醒功能。用戶可以通過微信小程序隨時了解電池組的電量、溫度、充放電狀態(tài)等信息，系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，并在電池組出現(xiàn)異常情況時及時提醒用戶。這種實時監(jiān)控和提醒功能可以幫助用戶避免電池組過度充放電、溫度過高等問題，延長電池組的使用壽命。

3） 具有數(shù)據(jù)分析和報告功能。系統(tǒng)可以對電池組的使用情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，生成詳細(xì)的報告并向用戶展示。用戶可以通過這些報告了解電池組的健康狀況、使用情況和性能表現(xiàn)，從而更好地管理電池組，提高使用效率。

4 基于微信小程序的電池組健康系統(tǒng)的實現(xiàn)

系統(tǒng)交互共分為兩部分。第一部分為接收電池組信息，電動汽車將電池信息發(fā)送到服務(wù)器，然后將電池數(shù)據(jù)寫到消息隊列中，當(dāng)隊列中發(fā)現(xiàn)有新存入的內(nèi)容時，處理并寫入數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫返回給服務(wù)器，服務(wù)器返回給客戶端。第二部分為處理用戶請求，當(dāng)客戶端訪問服務(wù)器，服務(wù)器接到用戶請求后讀取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)展示給用戶。

4.1 云平臺

云平臺技術(shù)實現(xiàn)原理是利用云計算技術(shù)和云服務(wù)提供商的基礎(chǔ)設(shè)施，通過虛擬化技術(shù)將計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源整合起來，為用戶提供靈活、可擴展的計算資源和服務(wù)。云平臺技術(shù)的實現(xiàn)原理包括虛擬化技術(shù)、分布式系統(tǒng)架構(gòu)、自動化管理和安全保障等方面。在虛擬化技術(shù)方面，云平臺利用虛擬機技術(shù)將物理服務(wù)器資源虛擬化為多個虛擬服務(wù)器，從而實現(xiàn)資源的靈活分配和利用。在分布式系統(tǒng)架構(gòu)方面，云平臺采用分布式存儲和計算架構(gòu)，將資源分布在多個節(jié)點上，實現(xiàn)資源的高可用和可擴展性。云基礎(chǔ)設(shè)施具備冗余性和自修復(fù)性，可通過跨可用區(qū)部署、容災(zāi)備份、故障自動轉(zhuǎn)移等手段確保核心監(jiān)控業(yè)務(wù)的 7×24 h 高可用性[4]。自動化管理是指通過自動化的方式對云平臺資源進(jìn)行管理和調(diào)度，提高資源利用率和降低成本。安全保障是指云平臺通過多層安全防護(hù)和隔離技術(shù)，確保用戶數(shù)據(jù)和應(yīng)用的安全性和隱私性?？偟膩碚f，云平臺技術(shù)實現(xiàn)原理是通過整合和優(yōu)化計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源，為用戶提供高效、可靠的云服務(wù)。

云平臺是服務(wù)器端數(shù)據(jù)存儲和處理中心。用戶可以通過客戶端進(jìn)行操作，發(fā)出指令，而數(shù)據(jù)的處理會在服務(wù)器進(jìn)行，然后反饋結(jié)果。云端平臺數(shù)據(jù)可以共享，可以在任意地點對其進(jìn)行操作。云計算平臺可以劃分為以數(shù)據(jù)存儲為主的存儲型云平臺，以數(shù)據(jù)處理為主的計算型云平臺以及計算和數(shù)據(jù)存儲處理兼顧的綜合云計算平臺這三類。云計算平臺的架構(gòu)分為以下幾層：

1） 基礎(chǔ)設(shè)施層：包括物理服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，用于提供計算和存儲資源。

2） 虛擬化層：通過虛擬機管理軟件，將物理資源劃分為多個虛擬機，實現(xiàn)資源的高效利用。

3） 管理層：包括云管理平臺、自動化管理工具和監(jiān)控系統(tǒng)等，用于管理和監(jiān)控云計算平臺。

4） 應(yīng)用層：基于云計算平臺提供的資源和服務(wù)，部署和運行各種應(yīng)用程序。

云平臺是一個基于云計算技術(shù)的系統(tǒng)，它提供了在云中管理和運行應(yīng)用程序的能力。圖2為一個簡化的云平臺原理圖。

4.2 微信小程序端

微信小程序比App更方便快捷，它不需要下載，掃碼即可直接使用，得到廣大用戶的信賴[5]。微信小程序采用WXML、WXSS 和 JavaScript進(jìn)行開發(fā)，本質(zhì)是一個單頁應(yīng)用，所有的頁面渲染和事件處理，都在一個頁面內(nèi)進(jìn)行，但又可以通過微信客戶端調(diào)用原生的各種接口。微信的架構(gòu)是數(shù)據(jù)驅(qū)動視圖的MVVM模式，其視圖UI和數(shù)據(jù)是分離的，所有的頁面更新都需要通過對數(shù)據(jù)的變更來實現(xiàn)。小程序分為兩個部分：Webview和AppService。Webview主要用來展現(xiàn)渲染界面，AppService用來處理業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)及接口調(diào)用，通過系統(tǒng)層JSBridge實現(xiàn)通信，實現(xiàn)UI的渲染與事件的處理。

微信小程序是一種在微信平臺上運行的輕量級應(yīng)用程序，具有許多優(yōu)點：便捷的傳播和分享用戶，可以通過掃描二維碼、搜索、分享等多種方式輕松獲取小程序，不需要通過應(yīng)用商店下載安裝。無須安裝，用戶可以直接在微信中打開小程序，無須像傳統(tǒng)應(yīng)用一樣下載、安裝和占用設(shè)備內(nèi)存?？缙脚_兼容性，微信小程序可以在iOS和Android設(shè)備上運行，無須單獨開發(fā)不同版本。節(jié)省流量和空間，由于不需要下載，可以節(jié)省用戶的流量和設(shè)備存儲空間?？焖賳雍晚憫?yīng)，與傳統(tǒng)應(yīng)用相比，小程序通常啟動更快，并且響應(yīng)更迅速。便于更新，對小程序的更新和維護(hù)完全由開發(fā)者控制，用戶無須手動更新。強大的云開發(fā)支持，微信提供了一整套的云開發(fā)工具，使得開發(fā)者可以快速搭建后端服務(wù)，無須自建服務(wù)器。開發(fā)成本相對較低，相對于傳統(tǒng)應(yīng)用程序，微信小程序的開發(fā)成本相對較低，同時也降低了運營和推廣成本。安全性高，小程序受到微信平臺的嚴(yán)格管理和審核，可以降低惡意程序和惡意行為的風(fēng)險。提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，微信提供了豐富的數(shù)據(jù)統(tǒng)計工具，可以幫助開發(fā)者了解用戶行為，優(yōu)化小程序體驗?？偟膩碚f，微信小程序在便捷性、跨平臺兼容性、社交屬性以及開發(fā)成本等方面都有明顯的優(yōu)勢，適合許多場景下的應(yīng)用開發(fā)。

用戶可以在微信小程序中遠(yuǎn)程實時在線查看蓄電池單體的電壓、放電電流、溫度信息以及電池的健康狀態(tài)，確保電池組供電系統(tǒng)安全運行。使用小程序前要先注冊賬號，在微信小程序的首頁可以點擊添加設(shè)備，閾值設(shè)置，控制下發(fā)，查看連接日志；界面中還顯示檢測儀設(shè)備列表，點擊某個設(shè)備可以查看設(shè)備的詳情信息。點擊添加設(shè)備，可以添加檢測儀設(shè)備，可以對設(shè)備進(jìn)行定位。還可以對設(shè)備進(jìn)行閾值設(shè)置，當(dāng)閾值值大于設(shè)定的大小時，可以設(shè)置自動下發(fā)短信至手機。在個人中心中可以查看個人信息和設(shè)置短信通知，在短信列表中添加收件人的姓名及號碼，當(dāng)超過閾值時，就自動發(fā)送短信給該收信人。

5 結(jié)束語

平臺在實現(xiàn)過程中會遇到一些問題。例如，如何確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性，如何保障用戶數(shù)據(jù)的安全和隱私以及如何實現(xiàn)與不同廠家的電池組設(shè)備的兼容性等。針對這些問題，本文進(jìn)行了深入的研究和探討，最終找到了解決方案。隨著狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，在實際生產(chǎn)中對設(shè)備的安全、穩(wěn)定、滿負(fù)荷運行提出了更高的要求。因此，只有及時了解設(shè)備的運行狀態(tài)，才能夠有效地預(yù)防故障的發(fā)生，從而減少損失。最后進(jìn)行平臺測試和性能優(yōu)化，通過邀請專業(yè)人士和用戶進(jìn)行了平臺的測試，收集了他們的反饋意見，并根據(jù)意見進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化和改進(jìn)。經(jīng)過多次測試和優(yōu)化，最終實現(xiàn)了一款穩(wěn)定、高效、易用的電池組健康狀態(tài)監(jiān)測平臺。

該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對電池組的實時監(jiān)測和管理，為電動汽車、無人機等新能源設(shè)備的發(fā)展提供重要的支持和保障。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，該平臺將會在未來發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 夏克剛.動力電池組健康狀態(tài)監(jiān)測和壽命預(yù)測的研究[D].溫州：溫州大學(xué)，2019.

[2] 晉殿衛(wèi)，顧則宇，張志宏.鋰電池健康度和剩余壽命預(yù)測算法研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2023，51（1）：122-130.

[3] 汪志成，王哲，王澤旺，等.基于紅外視頻識別的鋰電池健康狀態(tài)快速檢測[J].電子測量技術(shù)，2023，46（13）：185-192.

[4] 張忠磊.基于云平臺的物聯(lián)網(wǎng)壓力變送器監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].流體測量與控制，2024，5（3）：60-63.

[5] 周輝奎，章立.基于微信小程序的移動學(xué)習(xí)平臺的研究與設(shè)計[J].網(wǎng)絡(luò)安全和信息化，2024（4）：103-105.

【通聯(lián)編輯：代影】