基于电源维护的智能专家系统

于电源维护的智能专家系统 河南公司 2011年 7月 项背景 1 2 成果主要内容 3 主要创新点 4 成果应用效果 5 成果效益 目 录 蓄电池承担后备电源、网络支撑任务 改变维护现状、提升维护手段、解决效率底下、延长设备寿命 维护难度大、 手段欠缺导致燃烧、爆炸等严重 后 果 现网所用的阀控式铅酸蓄电池，由于开路、漏液、容量损失等维护不当导致的电池燃烧等通信事故屡有发生， 中国移动 2010年上半年通报安徽铜陵分公司电力室等发生火灾 ，其直接原因是电池漏液短路引起高温爆炸。 进行电源维护新型模式的研究，改变传统的维护方式、思路、想法，开发、集成新产品，替代传统维护方式，提升维护效率、减少人工成本。集团总部联合河南公司进行此类课题的研究，开发投运 基于电源维护的智能专家系统 。 随着网络的飞速发展，全网电池组群的数量愈加庞大。目前的维护方式存在维护盲区及安全隐患，电池寿命难以保证，电池质量劣化、寿命缩短现象日益加剧，造成很大的浪费。 随着网络的飞速发展、设备的不断增加，公司面临的维护压力、挑战日益严峻，电源领域核心设备电池的维护难度大、手段欠缺、效率低下之矛盾尤为突出，亟待改进与提高。 立项背景 电源是整个通信系统的“心脏 ”，电源维护中的关键设备是蓄电池组，蓄电池的健康状况是通信电源领域维护管理工作的重中之重 ，它是确保网络安全最致命的电设备之一，是整个通信网络可靠性依赖的最后一个环节。 设备量大，维护不到位，导致设备提前报废 果主要内容一 系统网络架构 专家分析模型 系统采用三级结构及模块化设计，实时采集多基站下蓄电池的电压、电流、温度、内阻等多项数据，通过对大量的蓄电池历史数据以及实时数据的分析，提取特征参数，利用 神经网络技术 建立各种电池电压状态下 模型专家库，运用 波形识别技术 对蓄电池进行动态分析 专家诊断 ，输出最优、最经济的蓄电池组组合方案，取代了原先落后的人工维护、挑选配组方案等工作量。 开发智能软件、建立专家诊断模型，取代人工作业 控式铅酸蓄电池是一个将化学能转化成电能的复杂的电化学体系，正 /负极板的变化，都会导致极化电位的变化和电池内阻的变化。 通过分析蓄电池内阻相对自身变化对蓄电池容量的关系，建立了蓄电池内阻相对自身变化和容量相关性的模型。 电压智能显示 内阻实时呈现 系统主要技术 提取特征参数 通过对大量的蓄电池充放电时间、温度等数据的分析，提取特征参数，利用神经网络技术建立时间、温度与容量相关模型。 曲线数据记录 通过运行以来充放电曲线相对初始充放电曲线的趋势变化，建立了充放电数据和容量相关性的模型。 成果主要内容二 备蓄电池性能分析专家诊断方法。该方法是指通过基于蓄电池电压离散性的变化、蓄电池内阻的变化、温度的影响、运行时间的影响等多个反映蓄电池性能的参数作为人工神经网络的输入，输出各电池的容量、寿命预估等。 蓄电池性能的诊断算法和软件 具备蓄电池性能拟合的配组优化方法。该方法通过电压、内阻、曲线拟合技术，得出最优、最经济的蓄电池配组方案。 蓄电池组优化组合方案和软件 成果主要内容三 系统主要功能软件 容量输出界面 配组输出界面 果主要创新点 模糊理论和神经网络等技术的开发： 通过对蓄电池浮充电压的离散度、内阻以及变化、温度、充放电曲线、运行时间等数据的分析，采用模糊理论和神经网络等技术，对数据进行聚类分析，实现对在线运行的蓄电池性能的分析诊断 2 曲线拟合和多参数比对的配组技术 ： 实时在线的数据监测，对运行电压以及变化、内阻、充放电曲线、温度特性、静止开路电压、使用时间等等，这样就可以对所有的参数进行比较，达到所有数据的尽可能匹配，对需要配组的蓄电池所呈现的曲线进行曲线拟合或识别的技术，保证所配组后的电池具有比较相近的运行曲线； 这是人工配组难以实现的 3 基于前向推理方式的诊断分析和评判处理引擎，多数据模型的建立： 建立了蓄电池浮充电压离散度、内阻相对自身变化、充放电数据等和容量相关性的模型 4 思路创新： 建立起从底端硬件采集设备到一套基于对蓄电池多参数（电压、电流、内阻、温度、时间等）综合分析、实时诊断得到蓄电池的容量，再进一步实现蓄电池重新配组的完整系统，从思路上改变原有的蓄电池维护方法 1 果 配组 组 1 组 n 通过 区域、时间段、容量 等不同调配方案，对部分机房、基站电池做了配组试验。 成果应用效果 挑选 性能尚可、指标接近 的蓄电池重新配组使用。以 延长电池使用寿命 ，节约投资。 果应用效果 电压、电流、温度界面 内阻界面 容量界面 配组输出界面 对 比 果推广 根据 集团公司的安排，河南公司以公文形式（豫移文 2010740号）上报集团总部。 集团总部决定该项目的全国推广应用，目前已将该成果方案发往海南、安徽、广西等部分省公司，并建议逐步替代目前全网对传统仪表电导仪等的采购应用。 果效益 采用电源维护智能专家综合分析系统取代人工作业后，其节约的 维护仪表费 及 人工成本 保守测算，节约总费用约 电导测试仪： 2（每个分公司 2台） 18（河南省 18个分公司） =162万 放电 容量测试仪： 17万 3（每个分公司 2台） 18（河南省 18个分公司）=918万 全省按每年减少 6250个基站核对性放电计 算 ，每个站 1500元计 算 ，节约人工： 6250=根据统计数据，在目前基站工作工况下，每年要淘汰约 30万只电池，按平均价格 只 1000 500元，所以河南移动将需要 1500元 *30万只 = 于更换新电池。 实际更换的蓄电池中大部分容量性能尚可，还可以继续使用，保守估算采用配组方法可以使得 50%的电池继续使用，即有 15万只电池可以继续利用。按照继续可使用 1年来计算，由于电池平均使用寿命 5年左右，这样一年可以减少更换电池 15*1/4=可节约电池采购资金约 5600万元。 增加投资：每台蓄电池检测模块 时节约原来的蓄电池单体电压测试仪表每台 1200元，则实际增加投入 1800元，分 4年完成，则 25000 2（每个站 2组） /4（年） 1800元 =2250万元 以上合计： 162 + 918 + 5600 - 2250 = 果效益 该研究结果取代了原先落后的人工维护方式，减少了原先进行人工作业的巨大工作量以及单一参数带来的配组方案的不合理性。 通过在线实时诊断而获取完整的蓄电池特征参数，再经配组优化软件根据数据库中的特征参数，自动分析得出最优、最经济的蓄电池组组合方式，不仅减少了巨大的人工作业量，还能使准确度大为提高，维护效率大为提升；既减少了更换新的蓄电池组，又避免了新旧蓄电池混用，充分延长蓄电池组的使用寿命；也将带来铅酸蓄电池生产资源、环境消耗的减少，最终达到降低消耗，节能减排的效果