數(shù)據(jù)中心是用于集中存放服務(wù)器、磁盤陣列、交換機、防火墻等設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)施。在5G及移動互聯(lián)網(wǎng)時代，伴隨著“新基建"的浪潮以及信息化和智能化技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模越來越大，數(shù)量也越來越多。蓄電池作為保障機房設(shè)備可靠運行的裝備，其重要性和安全性也越來越受到人們的關(guān)注。

此外，蓄電池還存在自放電現(xiàn)象，同一組蓄電池各個單體電池之間的自放電電流值大小不等，由此也會導(dǎo)致個別單體蓄電池發(fā)生過充電或者過放電的現(xiàn)象，從而影響整組蓄電池的健康度。

本文所研究的數(shù)據(jù)中心機房蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)利用單體蓄電池監(jiān)測模塊、蓄電池組總電壓監(jiān)測模塊和直流電流監(jiān)測模塊，可以實時采集各單體電池的電壓、溫度和內(nèi)阻，以及蓄電池組的電壓和充放電電流，并通過以上數(shù)據(jù)分析各單體電池和電池組的健康狀況，對出現(xiàn)放電時間異常的電池及時進行維護或更換。

監(jiān)測中心設(shè)備主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、交換機和網(wǎng)管終端組成，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)所有被監(jiān)測蓄電池實時數(shù)據(jù)的接收、處理、存儲和展示，并提供重要參數(shù)及告警的統(tǒng)計分析功能、用戶管理功能、日志管理功能和安全管理功能等。

蓄電池組總電壓監(jiān)測模塊采用隔離設(shè)計，從而保證進入數(shù)據(jù)采集處理單元的信號均為弱電安全電壓，保證數(shù)據(jù)中心機房蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)的安全性和可靠性。單體蓄電池監(jiān)測模塊與采集處理單元之間采用一級電氣隔離電路設(shè)計，高耐壓2500Vac。采集處理單元與供電電源之間采用一級電氣隔離電路設(shè)計，高耐壓2500Vac。采集處理單元與上位機監(jiān)測中心之間采用一級電氣隔離電路，高耐壓1000Vdc。

單體蓄電池監(jiān)測模塊電源輸入端采用自恢復(fù)電子保險，防止個別監(jiān)測模塊發(fā)生故障影響其它模塊的正常工作。

對單體蓄電池的監(jiān)測指標(biāo)主要包括電壓、溫度和內(nèi)阻。蓄電池容量降低后，其單體電壓值并無明顯變化，而單體內(nèi)阻值會明顯升高，因此內(nèi)阻是反映蓄電池容量變化及蓄電池健康度的重要指標(biāo)。

傳統(tǒng)的蓄電池監(jiān)測模塊僅采集單體電壓指標(biāo)，無法準(zhǔn)確反映蓄電池健康狀況。蓄電池內(nèi)阻變化規(guī)律是維護單位更換蓄電池的主要依據(jù)，因此有必要對蓄電池內(nèi)阻進行監(jiān)測。

蓄電池內(nèi)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(shù)為交流注入法和直流放電法兩種。交流注入法測量時會在蓄電池正負(fù)極之間施加一個高頻交流信號，并測量由該高頻交流信號所帶來的蓄電池正負(fù)極之間的電壓變化，根據(jù)歐姆定律可以計算出蓄電池的內(nèi)阻值。采用交流注入法測量蓄電池內(nèi)阻存在易受UPS充電器紋波電流和其它工頻噪聲源干擾的問題，有些設(shè)備無法在線對蓄電池進行測試。

直流放電法測量內(nèi)阻的原理是對蓄電池進行瞬間放電并測量蓄電池正負(fù)極之間的電壓變化值。當(dāng)斷開和接通負(fù)載設(shè)備時，依據(jù)瞬時的壓升和壓降，根據(jù)歐姆定律計算出蓄電池等效內(nèi)阻。早期受A/D采樣芯片精度的限制，內(nèi)阻測量時瞬時放電的電流一般要達(dá)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采集芯片及抗干擾技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在可以準(zhǔn)確地測量出電池上小至0.5mV的電壓變化，與之前的技術(shù)相比，電壓分辨率提高了80%以上，在同等內(nèi)阻測量精度下，內(nèi)阻放電電流可以減小80%，所以采用小電流測內(nèi)阻時電流一般可設(shè)定在5A左右。

不同于普通電阻,蓄電池的內(nèi)阻包括金屬部分和化學(xué)部分，受到制造工藝和材料差異的影響，即使采用相同的測量儀表，同一批次的每節(jié)蓄電池之間內(nèi)阻值也存在差異，有時這種差異會達(dá)到50%以上。采用交流法監(jiān)測內(nèi)阻時，由于電池內(nèi)部電容的旁路作用，交流法測量出的內(nèi)阻會比直流法小，不同交流法或直流法測出的內(nèi)阻值之間也存在差別，但同一節(jié)蓄電池內(nèi)阻的變化規(guī)律一致。因此，僅通過蓄電池內(nèi)阻值來判斷蓄電池性能并不可行。

目前國內(nèi)尚無針對蓄電池在線監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)規(guī)范，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(dāng)單體蓄電池內(nèi)阻值變大至該電池基準(zhǔn)內(nèi)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系統(tǒng)負(fù)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(shù)據(jù)中心機房蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)在蓄電池投運初期記錄初始內(nèi)阻值，并作為該節(jié)蓄電池的基準(zhǔn)內(nèi)阻值。系統(tǒng)將定期測量的內(nèi)阻值與基準(zhǔn)值進行比較，根據(jù)蓄電池內(nèi)阻值變化幅度來評價蓄電池的性能。

安科瑞公司ABAT系列鉛酸蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)是在線電池監(jiān)測產(chǎn)品，可以提前對失效的鉛酸蓄電池進行預(yù)警及電池均衡，符合ANSI/TIA-942標(biāo)準(zhǔn)要求。

本文所設(shè)計的數(shù)據(jù)中心機房蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)已在國鐵集團多個調(diào)度樓信息機房及全國大量高鐵站信息主機房投入使用，系統(tǒng)實現(xiàn)了對機房蓄電池組的實時監(jiān)測，當(dāng)蓄電池內(nèi)阻變大并超出安全范圍時，系統(tǒng)會自動發(fā)出提示，維護人員據(jù)此及時作出響應(yīng)，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(tài)，避免停電后造成后備電源系統(tǒng)癱瘓，從而提高數(shù)據(jù)中心機房的安全性和可靠性。