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數據中心是用於(yu) 集中存放服務器、磁盤陣列、交換機、防火牆等設備的基礎設施。在5G及移動互聯網時代，伴隨著“新基建"的浪潮以及信息化和智能化技術的高速發展，數據中心建設規模越來越大，數量也越來越多。蓄電池作為(wei) 保障機房設備可靠運行的裝備，其重要性和安全性也越來越受到人們(men) 的關(guan) 注。
此外，蓄電池還存在自放電現象，同一組蓄電池各個(ge) 單體(ti) 電池之間的自放電電流值大小不等，由此也會(hui) 導致個(ge) 別單體(ti) 蓄電池發生過充電或者過放電的現象，從(cong) 而影響整組蓄電池的健康度。
本文所研究的數據中心機房蓄電池在線監測係統利用單體(ti) 蓄電池監測模塊、蓄電池組總電壓監測模塊和直流電流監測模塊，可以實時采集各單體(ti) 電池的電壓、溫度和內(nei) 阻，以及蓄電池組的電壓和充放電電流，並通過以上數據分析各單體(ti) 電池和電池組的健康狀況，對出現放電時間異常的電池及時進行維護或更換。
監測中心設備主要由數據庫服務器、應用服務器、Web服務器、交換機和網管終端組成，實現對數據中心機房內(nei) 所有被監測蓄電池實時數據的接收、處理、存儲(chu) 和展示，並提供重要參數及告警的統計分析功能、用戶管理功能、日誌管理功能和安全管理功能等。
蓄電池組總電壓監測模塊采用隔離設計，從(cong) 而保證進入數據采集處理單元的信號均為(wei) 弱電安全電壓，保證數據中心機房蓄電池監測係統的安全性和可靠性。單體(ti) 蓄電池監測模塊與(yu) 采集處理單元之間采用一級電氣隔離電路設計，高耐壓2500Vac。采集處理單元與(yu) 供電電源之間采用一級電氣隔離電路設計，高耐壓2500Vac。采集處理單元與(yu) 上位機監測中心之間采用一級電氣隔離電路，高耐壓1000Vdc。
單體(ti) 蓄電池監測模塊電源輸入端采用自恢複電子保險，防止個(ge) 別監測模塊發生故障影響其它模塊的正常工作。
對單體(ti) 蓄電池的監測指標主要包括電壓、溫度和內(nei) 阻。蓄電池容量降低後，其單體(ti) 電壓值並無明顯變化，而單體(ti) 內(nei) 阻值會(hui) 明顯升高，因此內(nei) 阻是反映蓄電池容量變化及蓄電池健康度的重要指標。
傳(chuan) 統的蓄電池監測模塊僅(jin) 采集單體(ti) 電壓指標，無法準確反映蓄電池健康狀況。蓄電池內(nei) 阻變化規律是維護單位更換蓄電池的主要依據，因此有必要對蓄電池內(nei) 阻進行監測。
蓄電池內(nei) 阻的測量方法較多，相互之間的差異也比較大，一般常用的測量技術為(wei) 交流注入法和直流放電法兩(liang) 種。交流注入法測量時會(hui) 在蓄電池正負極之間施加一個(ge) 高頻交流信號，並測量由該高頻交流信號所帶來的蓄電池正負極之間的電壓變化，根據歐姆定律可以計算出蓄電池的內(nei) 阻值。采用交流注入法測量蓄電池內(nei) 阻存在易受UPS充電器紋波電流和其它工頻噪聲源幹擾的問題，有些設備無法在線對蓄電池進行測試。
直流放電法測量內(nei) 阻的原理是對蓄電池進行瞬間放電並測量蓄電池正負極之間的電壓變化值。當斷開和接通負載設備時，依據瞬時的壓升和壓降，根據歐姆定律計算出蓄電池等效內(nei) 阻。早期受A/D采樣芯片精度的限製，內(nei) 阻測量時瞬時放電的電流一般要達到30安培以上，對蓄電池性能有一定損害，同時也存在一定的安全隱患。隨著A/D采集芯片及抗幹擾技術的不斷發展，現在可以準確地測量出電池上小至0.5mV的電壓變化，與(yu) 之前的技術相比，電壓分辨率提高了80%以上，在同等內(nei) 阻測量精度下，內(nei) 阻放電電流可以減小80%，所以采用小電流測內(nei) 阻時電流一般可設定在5A左右。
不同於(yu) 普通電阻,蓄電池的內(nei) 阻包括金屬部分和化學部分，受到製造工藝和材料差異的影響，即使采用相同的測量儀(yi) 表，同一批次的每節蓄電池之間內(nei) 阻值也存在差異，有時這種差異會(hui) 達到50%以上。采用交流法監測內(nei) 阻時，由於(yu) 電池內(nei) 部電容的旁路作用，交流法測量出的內(nei) 阻會(hui) 比直流法小，不同交流法或直流法測出的內(nei) 阻值之間也存在差別，但同一節蓄電池內(nei) 阻的變化規律一致。因此，僅(jin) 通過蓄電池內(nei) 阻值來判斷蓄電池性能並不可行。
目前國內(nei) 尚無針對蓄電池在線監測的標準或行業(ye) 規範，IEEEStd1188-2005《站用閥控鉛酸（VRLA）蓄電池的維護、測試和更換方法》（RecommendedPracticeforMaintenance,Testing,andReplacementofValveRegulatedLead-Acid(VRLA)BatteriesforStationaryApplications）中提到，當單體(ti) 蓄電池內(nei) 阻值變大至該電池基準內(nei) 阻值的1.3至1.5倍時，其容量將降低至額定值的80%，即使電池仍具有滿足直流係統負載的電流能力，其性能退化速度也在加劇，建議更換蓄電池。
綜上，本文所研究的數據中心機房蓄電池在線監測係統在蓄電池投運初期記錄初始內(nei) 阻值，並作為(wei) 該節蓄電池的基準內(nei) 阻值。係統將定期測量的內(nei) 阻值與(yu) 基準值進行比較，根據蓄電池內(nei) 阻值變化幅度來評價(jia) 蓄電池的性能。
安科瑞公司ABAT係列鉛酸蓄電池在線監測係統是在線電池監測產(chan) 品，可以提前對失效的鉛酸蓄電池進行預警及電池均衡，符合ANSI/TIA-942標準要求。
本文所設計的數據中心機房蓄電池在線監測係統已在國鐵集團多個(ge) 調度樓信息機房及全國大量高鐵站信息主機房投入使用，係統實現了對機房蓄電池組的實時監測，當蓄電池內(nei) 阻變大並超出安全範圍時，係統會(hui) 自動發出提示，維護人員據此及時作出響應，對容量下降的蓄電池進行隔離和更換，保證蓄電池組工作在良好狀態，避免停電後造成後備電源係統癱瘓，從(cong) 而提高數據中心機房的安全性和可靠性。
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