物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鋰電池行業(yè)的應(yīng)用

引言

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用范圍更加廣泛。物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)技術(shù)主要是通過射頻識別(RFID)等傳感設(shè)備，按照通信協(xié)議要求，實(shí)現(xiàn)物品的識別、定位和在線監(jiān)控等功能。為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，鋰電池作為新型綠色能源，在國家“十二五”期間將越來越多地應(yīng)用在電動汽車、儲能電站等行業(yè)。因此，弓進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋰電池信息在線查詢、電池智能分選、智能倉儲管理及在線監(jiān)測查詢等功能，成為未來行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)。

1系統(tǒng)概述

物聯(lián)網(wǎng)指的是將信息傳感設(shè)備(如射頻識別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、射頻閱讀器等裝置)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，以自動、實(shí)時(shí)地對物體進(jìn)行識別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，圖1所示是物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)圖。

其中，感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層主要功能是識別物體，采集信息。網(wǎng)絡(luò)層由各種局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺等組成，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

2鋰電池行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方案

2.1電池信息查詢

利用一維條碼和RFID技術(shù)，在生產(chǎn)工序建立電池生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)物料信息和電池測試信息的追溯功能，可對電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)從配料到半成品工序?qū)崿F(xiàn)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等環(huán)節(jié)全方位記錄和監(jiān)控。

針對電池生產(chǎn)數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)處理、計(jì)算和操作較為復(fù)雜等因素，本系統(tǒng)采用基于.NET的C/S體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)操作和運(yùn)算能力。該系統(tǒng)所有邏輯業(yè)務(wù)采用VisualBasic.Net面向編程技術(shù)和SQLSever2000數(shù)據(jù)庫技術(shù)及條碼技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可在不同生產(chǎn)工序開發(fā)客戶端軟件，實(shí)現(xiàn)單體電池物料信息和生產(chǎn)信息的采集和上傳。

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)流程，本系統(tǒng)功能模塊與企業(yè)ERP對接，其功能主要包括電池基礎(chǔ)信息管理、計(jì)劃管理、物料管理、單體電池管理、成品電池管理、電池標(biāo)識管理和查詢管理等。

2.2電池智能分選

根據(jù)客戶要求，利用電池信息數(shù)據(jù)庫、條碼技術(shù)及分選運(yùn)算軟件，自定義添加分選條件，實(shí)現(xiàn)電池智能分選。其中，系統(tǒng)控制單元主要完成分選參數(shù)、算法運(yùn)算、信號輸出與動作執(zhí)行信號等功能。數(shù)據(jù)傳輸采用RS-485接口，采集到條碼信息后，分選系統(tǒng)控制部分對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理，并將信號發(fā)送至分選設(shè)備執(zhí)行系統(tǒng)，完成電池分選工作。

2.3智能倉儲系統(tǒng)

智能倉儲主要由入庫、出庫、盤點(diǎn)、分揀等環(huán)節(jié)組成。成品電池附有RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)容包括產(chǎn)品ID、類別、測試信息、物料批次等信息。在倉庫入口/出口處安裝射頻標(biāo)簽閱讀器，產(chǎn)品入庫/出庫時(shí)，閱讀器讀取電池條碼信息，并在立體庫系統(tǒng)中更新，實(shí)現(xiàn)單體電池、托盤及庫位的綁定。

業(yè)務(wù)系統(tǒng)基于Internet環(huán)境，采用C/S體系結(jié)構(gòu)，基于Java平臺設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)WMS業(yè)務(wù)，系統(tǒng)包括用戶信息管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、倉庫作業(yè)管理、數(shù)據(jù)查詢中心、任務(wù)管理、日志管理和接口管理。

3電池管理系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

3.1GPS定位功能

電池組中每支電池配有唯一ID號的RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽和閱讀器構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)基本節(jié)點(diǎn)，通過閱讀器能讀取電池制造信息、成組測試信息等關(guān)鍵指標(biāo)。閱讀器內(nèi)置3G通信接口，通過移動網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，將鋰電池的ID信息、地理位置，維修信息等發(fā)送至管理系統(tǒng)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的GPS定位功能，具有一定防盜功能。

3.2數(shù)據(jù)監(jiān)測功能

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)相應(yīng)內(nèi)置RFID芯片，同時(shí)通過ZigBee技術(shù)將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)反饋至BMS監(jiān)管平臺。系統(tǒng)每隔1min將采集的電流、電壓和剩余電量繪制出鋰電池組充放電折線圖，并將數(shù)據(jù)上傳至管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，便于技術(shù)人員實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地掌握電池運(yùn)行狀態(tài)。

3.3換電運(yùn)營模式

通過在電池管理系統(tǒng)安裝內(nèi)置芯片，將車行里程器納入物聯(lián)網(wǎng)。汽車進(jìn)站時(shí)，換電站內(nèi)閱讀器讀取車程里程信息，同時(shí)將信息發(fā)送至運(yùn)營管理中心數(shù)據(jù)庫。換電站實(shí)現(xiàn)電池信息聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)車載電池管理系統(tǒng)駛?cè)肫渌军c(diǎn)時(shí)，閱讀器讀取電池里程信息，判斷電池狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電池?fù)Q電服務(wù)。針對繳費(fèi)問題，可通過安裝非接觸式RFID芯片，并在電動汽車運(yùn)營管理系統(tǒng)建立用戶繳費(fèi)信息，實(shí)現(xiàn)換電時(shí)自動扣款功能。

4結(jié)語

正如“智慧地球”概念的描述，將鋰電池行業(yè)引入物聯(lián)網(wǎng)概念，可通過物物相聯(lián)的巨型網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)智能交通、智能安防、智能監(jiān)控、智能物流以及智能在線診斷等功能，因此,可以預(yù)見，物聯(lián)網(wǎng)必將改變未來人類的生活方式，成為未來的行業(yè)發(fā)展趨勢。

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