摘要：近些年，随着经济的发展，我国的科学技术的发展也突飞猛进。为满足社会发展的需求，对通信设备UPS蓄电池维护和保养进行了简要分析。通过对通信设备UPS蓄电池的结构和工作原理等的分析，对可能影响通信设备UPS蓄电池使用寿命和影响蓄电池容量的几个因素进行简要分析，得出了必须要对通信设备UPS蓄电池进行保养的结论，同时提出了在维护保养时需注意的问题。
关键词：通信设备；UPS蓄电池；维护和保养
引言
为满足社会发展的需求，对通信设备UPS蓄电池维护和保养进行了简要分析。通过对通信设备UPS蓄电池的结构和工作原理等的分析，对可能影响通信设备UPS蓄电池使用寿命和影响蓄电池容量的几个因素进行简要分析，得出了必须要对通信设备UPS蓄电池进行保养的结论，同时提出了在维护保养时需注意的问题。
1总体设计
本系统整体架构分为下位机和上位机两部分。其中下位机包括微控制器板、电池监测板、通信适配模块、继电器模块、温度传感探头五个组成部分；上位机软件则部署在一台计算机上，与下位机通过以太网连接。微控制器板选用工业级抗干扰能力强的高速1T单机器周期指令单片机STC15W204S开发。电池监测板核心组件采用集成度高的电池监测器DS2438芯片。通信适配模块内嵌有TCP/IP协议栈，提供微控制器UART串口转以太网Ethernet功能，实现有线联网，也可以增加无线WIFI模块，实现无线联网。在计算机端则使用易于上位机开发的虚拟串口方式进行通信。继电器模块用于接通和关断负载用电设备和蓄电池之间的连线，采用底成本的机械继电器即可。电池监测器芯片内部已带有直接数字化的温度传感器，可监测芯片内部工作温度，在本系统中用于监测机房环境温度。但要监测蓄电池的温度，且要考虑方便安装则需要另外的温度传感探头，此处优选金属壳贴片式DS18B20便于粘贴蓄电池表面测温。机房环境温度和蓄电池表面温度两者具有相关性，可更精确的融合判断蓄电池工作情况。上位机软件通过计算机的以太网物理端口（逻辑上则是虚拟串口）向下位机发出自定义好的AT指令。指令数据先通过通信适配模块转换，即IP包数据流转换成串口TTL电平数据流，并被微控制器STC15W204S的UART口接收。再由微控制器响应具体的指令请求来控制电池监测板，如读取DS2438芯片中的电池电压、电流、电量和芯片温度对应的寄存器值，以及读取DS18B20的温度值，随后经过微控制器解析与转换数据格式，再回传至计算机上位机窗体中显示。通过上位机可远程控制继电器模块通断负载，也可预先设置蓄电池欠压保护阈值来自动通断负载，避免蓄电池亏电使用。
2UPS蓄电池
2.1蓄电池结构
铅酸蓄电池的主要构成部分有正负极板群、电解液以及隔板等。在蓄电池充电后，正极板会变成棕褐色的二氧化铅（PbO2），负极板则会变成海绵状铅（Pb），电解液是硫酸（H2SO4）水溶液。蓄电池的电化反应物是Pb和PbO2，也被称为活性物质。正负极在蓄电池放电后都会反应生成硫酸铅（PbS04）[1]。铅硫酸电池的正极板通常会影响其使用寿命。正极板在反应时会存在α-PbO2和β-PbO2两种属于斜方晶系的结晶形态Pb02，晶粒细表面积较大，存在多孔性，主要作用是参与充电放电。在重复充电放电时，一些α-PbO2会慢慢变成β-PbO2，致使电池容量在一定时间内随着充电放电而有所增加。
2.2UPS蓄电池原理
铅酸蓄电池的负极材料是铅（Pb），正极材料是二氧化铅（PbO2），电解液是硫酸（H2SO4）溶液。在使用直流电源对电池充电时，正极上会发生氧化反应：PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO42-+2e负极上会发生还原反应：PbSO4+2e→Pb+SO42-随着不断的充电，正极会不断释放电子，电位会逐渐更正；负极则不断累积电子，电位会逐渐更负。蓄电池放电过程和充电过程是完全相反的两个过程，随着不断放电，正极会不断积累电子，电位慢慢降低，负极则不断释放电子，电位慢慢变高。蓄电池在不断放电的过程中，会将化学能逐渐转化为电能释放给负载。
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3UPS蓄电池的维护和保养
3.1 重视蓄电池的日常检查维护工作
设置蓄电池参数是使用蓄电池的首要工作，同时需要相关工作人员定期检测蓄电池电压，以确保电压的性能。此外，在对UPS蓄电池日常维护保养工作中，需有效清洗UPS蓄电池。在此期间，不能使用带有有机溶液和肥皂成分的水清洗UPS蓄电池，应尽量使用湿布擦拭或者使用干布进行擦拭，因为干布不会和UPS蓄电池发生静电摩擦反应。同时，需要定期检查蓄电池，以防出现问题，确保蓄电池电压正常使用，延长其使用寿命。
3.2 定期充放电
蓄电池最好是在环境温度为5～35℃下进行充电。如果环境温度超出或低于这个范围，会加大蓄电池容量，从而影响蓄电池的正常使用寿命。同时，应合理安排设置充电电压，在固定的电压范围中尽量避免各种因素对蓄电池带来的不利影响，从而保障蓄电池的容量和使用寿命。
3.3 避免蓄电池深度放电
蓄电池的主要作用是有效转化能量，如果在此期间深度放电，会使蓄电池内部的极板和电解液之间产生不良反应，在蓄电池表面形成一层硫酸盐化物质，致使蓄电池内部电阻值增大，最终导致蓄电池出现严重的反极问题而损坏蓄电池，严重时会使蓄电池直接作废。因此，通常应避免蓄电池深度放电。有效避免深度放电问题的正确操作是在检测蓄电池容量时，将规定的容量控制在30%～50%。
3.4 定期检测电池容量
权衡蓄电池容量最有效的方法是容量检测。检测判定蓄电池性能优劣工作，需要根据容量检测对策。有关人员应定期对蓄电池进行容量检测，从而确保蓄电池在实际运作中有充足的容量可以应对市电偶尔断电问题。此外，需要在发现劣化电池的同时，及时选择有效对策加以补救，以此延长蓄电池组的使用寿命。值得注意的是，检测蓄电池时，不可使用打火机，因为打火机对蓄电池有一定损害。
3.5 蓄电池的环境温度补偿
一般来说，蓄电池在静置情况下要求的环境温度是0～40℃，而温度过高会加速电池的自放电问题。使用时，需要将蓄电池的环境温度把控在20～25℃。在这种环境温度中，蓄电池的性能较佳，使用寿命较长。过高温度会致使失水，板栅加剧腐蚀，过低温度会降低电池容量，使受电能力下降，减少充放电循环次数。如果电池不能在最佳环境温度中运行，需要调整电池的充电电压。适度越高，则充电电压越低，也称“温度补偿”，可将温度对电池的不良影响降到最低。但是，这种做法也不能无限缓解环境温度带来的影响。低温时浮充电压增大，会致使浮充电流增大、板栅加剧腐蚀等各项问题；高温时浮充电压减小，会出现电池充电不足等问题。
4蓄电池使用的注意事项
（1）每月定期对蓄电池进行一次充放电工作，预防因为蓄电池过充电、过放电以及长期闲置而造成蓄电池内阻增大的问题。（2）需要注意蓄电池在重新更换电解液后，可以使用将各个蓄电池并联起来，用统一的充电方法进行充电，也就是均衡充电，从而恢复蓄电池的充放电功能。（3）长期闲置的蓄电池在再次开机使用前不能先加负载，应在蓄电池自身的充电回路上对蓄电池充电大约12h时间后再负载，从而保障蓄电池的充放电性能。（4）由于蓄电池放电程度和环境温度相关，随着温度升高而增加，因此可以让蓄电池在环境温度约为25℃下运作，还可以利用降低浮充电压降低电池的温度效应，从而减小自放电程度，延伸蓄电池的使用时长。
结语
就UPS蓄电池来说，不能因为其高性能、免维修而不重视蓄电池的必要维护保养事项。通过延长UPS蓄电池的使用寿命，减少UPS蓄电池使用故障，可有效增强通信电源的稳定性，保障通信设备安全、高效地运行。
参考文献：
[1]刘永清.通信机房不间断电源蓄电池的应用与维护[J].江苏通信，2014，30（4）：51-54.
[2]金儒男.通信设备UPS的维护保养及其发展趋势[J].中国新通信，2013，（20）：44-45.
[3]肖静静.通信设备UPS蓄电池的维护与保养[J].东南传播，2008，（6）：157-158.
论文作者:吴绍森
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/21
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