本發(fā)明涉及了一種測試系統(tǒng)，尤其是涉及了一種電儲能設(shè)備功率測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電池、電容等電儲能設(shè)備在現(xiàn)實(shí)生活中的越來越廣泛的應(yīng)用，對這類的電儲能設(shè)備的檢測、充放電控制越來越重要。若能成功對電儲能設(shè)備功率檢測和充放電，則有利于電儲能設(shè)備的保護(hù)，以及電力設(shè)備的正常工作。在現(xiàn)有技術(shù)中缺少了能更好地實(shí)時監(jiān)測和管理電儲能設(shè)備的充放電的系統(tǒng)或者設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的問題是：如何實(shí)現(xiàn)僅通過一臺上位機(jī)對多臺不同類型設(shè)備(精密功率儀、可編程電源和可編程負(fù)載)的連接與通信，以及如何有效地控制電儲能設(shè)備的輸出狀況，實(shí)時高精度測量電儲能設(shè)備充放電功率狀況，使得測試過程方便可靠并且智能自動，測試效果準(zhǔn)確及時。為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種電儲能設(shè)備功率測試系統(tǒng)，可廣泛通用。

本發(fā)明根據(jù)設(shè)備的文檔，利用Matlab/Simulink將系統(tǒng)呈現(xiàn)出來。本發(fā)明主要考慮的一個是如何控制設(shè)備，另一個是如何讓用戶使用簡便。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

精密功率儀、可編程電源和可編程負(fù)載均與上位機(jī)進(jìn)行串口連接，上位機(jī)內(nèi)構(gòu)建有用于對不同類型設(shè)備(精密功率儀、可編程電源和可編程負(fù)載)的連接與通信的軟件模塊。

所述的功率測試設(shè)備包括：精密功率儀、可編程電源和可編程負(fù)載。電儲能設(shè)備連接可編程電源，可編程電源對其進(jìn)行充電；電儲能設(shè)備連接可編程負(fù)載，對可編程負(fù)載進(jìn)行放電；電儲能設(shè)備連接精密功率儀，通過精密功率儀進(jìn)行電壓、電流、電功率等測量；精密功率儀、可編程電源和可編程負(fù)載均與上位機(jī)連接，在上位機(jī)中通過Matlab/simulink構(gòu)建分別與精密功率儀、可編程電源和可編程負(fù)載相連并對應(yīng)控制的精密功率儀模塊、可編程電源模塊和可編程負(fù)載模塊，其中每個模塊均包括用于對多臺不同類型電儲能設(shè)備進(jìn)行連接通信和測量的連接模塊、指令模塊和用戶操作模塊。在連接模塊、指令模塊和用戶操作模塊相互之間通信以及連接模塊和功率測試設(shè)備之間通信時，針對寫入和查詢的兩種不同通信類型分別編寫封裝函數(shù)進(jìn)行通信。

用戶操作模塊用于用戶輸入控制與顯示信息，指令模塊用于將用戶輸入的控制信息翻譯成對應(yīng)的指令，連接模塊用于將指令通過串口發(fā)送給功率測試設(shè)備進(jìn)行控制。工作時，功率測試設(shè)備檢測獲得信息數(shù)據(jù)經(jīng)過連接模塊后直接發(fā)送到用戶操作模塊進(jìn)行顯示。用戶的操作也將通過用戶操作模塊輸入控制要求，然后依次經(jīng)過指令模塊和連接模塊對儀器進(jìn)行相應(yīng)的控制。

針對不同功率測試設(shè)備，所述連接模塊構(gòu)建各個電儲能設(shè)備連接的功率測試設(shè)備唯一對應(yīng)實(shí)例路徑，通過修改電儲能設(shè)備對應(yīng)的功率測試設(shè)備的實(shí)例路徑實(shí)現(xiàn)對相同型號的不同功率測試設(shè)備的連接切換。

所述用戶操作模塊采用Matlab/simulink工具以模塊化方式搭建，采用模塊化設(shè)計(jì)，具有可擴(kuò)展性。simulink運(yùn)行過程中實(shí)時運(yùn)行，和物理時間同步。另外，本發(fā)明的用戶操作模塊可加入到Matlab/simulink自定義庫中，應(yīng)用時可與simulink自定義庫中的原有其他功能模塊共同使用。

連接模塊作用：上位機(jī)可以通過連接模塊同時與多臺不同硬件設(shè)備進(jìn)行串口連接。因?yàn)橥ㄟ^串口數(shù)據(jù)線與各臺設(shè)備，每臺設(shè)備有獨(dú)自的ID號，連接成功后每臺設(shè)備即有獨(dú)自的路徑，然后在Matlab平臺上使用連接模塊，通過修改目標(biāo)設(shè)備的設(shè)備實(shí)例路徑，連接成功后設(shè)備會蜂鳴代表連接成功，根據(jù)這樣的方法，即可對相同型號的任意設(shè)備進(jìn)行連接通訊。而電腦多個串口數(shù)據(jù)就可以連接多臺不同的硬件設(shè)備，每個硬件設(shè)備又能夠連接若干臺電儲能設(shè)備。而本系統(tǒng)中所使用的WT1800這種功率檢測儀，又可以進(jìn)行多通道的檢測，故本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)多臺設(shè)備的連接與通信。

指令模塊作用：指令模塊封裝在Matlab軟件之中，模塊包含數(shù)百條具有統(tǒng)一格式的、相對通用的、可以對設(shè)備進(jìn)行相關(guān)測試的指令。指令主要包括輸入輸出設(shè)定、測量設(shè)置、基本模式選擇等基本部分，通過編程指令對設(shè)備進(jìn)行充放電與高精度測量，從而對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制與相關(guān)調(diào)整。具體指令模塊構(gòu)成及配置見下文具體實(shí)現(xiàn)方式。

用戶操作模塊作用：用戶操作模塊基于simulink搭建，將指令模塊封裝后，實(shí)現(xiàn)可視化界面，用戶直接可以進(jìn)行操作，用戶簡單易懂而且使用方便。同時實(shí)現(xiàn)了simulink工具與物理時間同步，能夠?qū)崟r地對系統(tǒng)的監(jiān)測與控制，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程同步檢測的目標(biāo)。而且simulink工具能夠完成較長時間智能自動化監(jiān)控，用戶可自主設(shè)定監(jiān)控時間或者自行設(shè)計(jì)控制手段，實(shí)現(xiàn)了自動化控制，無需工作人員進(jìn)行時刻的觀察。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了僅通過一臺上位機(jī)對多臺不同類型電功率檢測儀器的連接與通信，以及有效地控制電儲能設(shè)備的輸出狀況，實(shí)時高精度測量電儲能設(shè)備充放電功率狀況，使得測試過程方便可靠并且智能自動，測試效果準(zhǔn)確及時。

本發(fā)明能夠可遠(yuǎn)程操作，有效地對功率儀、電源、電子負(fù)載進(jìn)行控制，且控制過程方便、快速、有效，能夠節(jié)省大量的人力、物力，實(shí)現(xiàn)了智能自動化監(jiān)控，能夠長時間無人監(jiān)控狀態(tài)下進(jìn)行工作。

本發(fā)明系統(tǒng)具有良好的通用性與先進(jìn)性，也具有非常好的拓展性，用戶可以根據(jù)自己的需求對系統(tǒng)進(jìn)行拓展和改進(jìn)，例如將長時間獲取得到的歷史數(shù)據(jù)存儲等。

本發(fā)明具有可拓展性，能夠進(jìn)行多通道測試功能，從而實(shí)現(xiàn)對多塊電儲能設(shè)備進(jìn)行測試。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的連接框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明實(shí)施例及其實(shí)施過程如下：

在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述電儲能設(shè)備測試系統(tǒng)利用Matlab/simulink平臺，兼容性擴(kuò)展性好，能夠較為廣泛地推廣，可實(shí)現(xiàn)長時間的智能控制，實(shí)現(xiàn)高精度的自動化。

實(shí)施例中通過精密功率儀實(shí)時地精準(zhǔn)獲取情況，并加入數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)存儲并進(jìn)行分析。

第一步：解決上位機(jī)與設(shè)備的連接與通信。

與設(shè)備通信需要設(shè)備的ID號與路徑參數(shù)，參數(shù)可以在tmtool中對特定設(shè)備進(jìn)行獲取。同時，使用matlab中tmtool自帶生成功能與設(shè)備進(jìn)行通信，但是該通信對于使用者來講還是太過粗糙，需要繼續(xù)進(jìn)行封裝以及優(yōu)化。

首先，設(shè)備的連接需要進(jìn)行通信的操作，而通信的種類主要有兩種，分別是寫入與查詢。編寫模采用上述兩種通信方式分別編寫對應(yīng)封裝函數(shù)。

其次，連接上設(shè)備之后，需要對設(shè)備進(jìn)行頻繁讀寫訪問操作，同時對設(shè)備的連接進(jìn)行合理的保存來保證效率。

在該步驟中，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)與設(shè)備的通信，并封裝使其易用。

第二步：實(shí)現(xiàn)設(shè)備文檔中所述的命令。

通過對指令的整合分析并綜合各步驟所需的信息，提取出了每條指令的5種可配置信息：

1.初始化是否發(fā)送信息

表示在程序開始運(yùn)行的時候是否需要將命令發(fā)送至設(shè)備。在代碼中主要通過access數(shù)組進(jìn)行控制。

實(shí)現(xiàn)思路為：使用Matlab中persistent關(guān)鍵字，使每次進(jìn)入函數(shù)時使用同一個access數(shù)組，每次訪問某個指令的時候access對應(yīng)位置的值會加一，表示這個指令在本次系統(tǒng)啟動的過程中被訪問了幾次。而在后續(xù)代碼中，通過判斷指令對應(yīng)access的值是否大于0來選擇是否真正執(zhí)行指令。

在初始化的時候初始access為0，表示第一次訪問的時候不需要執(zhí)行指令，0值的初始化主要對應(yīng)于在程序開始執(zhí)行的時候會調(diào)用callback的輸入類型。第三步中將會詳細(xì)敘述這個屬性。

2.查詢或?qū)懭朊?/p>

對應(yīng)通信模塊中的操作方法，具體取值與該指令是否需要返回值有關(guān)。通過數(shù)組method進(jìn)行配置，1表示查詢，0表示寫入。

3.額外參數(shù)個數(shù)

表示該命令是否有額外的可供選擇的參數(shù)。通過value數(shù)組進(jìn)行配置，程序在運(yùn)行的過程中通過value數(shù)組中的對應(yīng)值獲取組成指令的值。

4.指令別名

用來代表某條指令的簡短的名字。使用param數(shù)組進(jìn)行配置。

這個名字在整個程序中唯一，是指令的身份證明。外部函數(shù)通過該名字調(diào)用這個group中的指令。同時，在第三步的mask封裝中也保證了這個指令的mask變量名字也為這個別名，便于用戶輸入的獲取。

5.指令格式

指令格式表示某個指令的格式，即如何根據(jù)多個所需的用戶輸入值拼接出發(fā)送給設(shè)備的指令。該指令與第三個參數(shù)有密切關(guān)系，主要由command數(shù)組配置。

在配置代碼結(jié)束之后，進(jìn)入到指令執(zhí)行流程。執(zhí)行順序?yàn)?，根?jù)指令別名找出對應(yīng)的所有配置，并根據(jù)配置參數(shù)，讀取指令參數(shù)以及指令格式，生成實(shí)際指令之后，根據(jù)前一步驟所提供方法與設(shè)備進(jìn)行通信，達(dá)到控制設(shè)備的目的。

該步驟真正實(shí)現(xiàn)了使用者對下位機(jī)的控制。

第三步：

此時，需要能夠?qū)ι弦徊街械闹噶顖?zhí)行方式進(jìn)行一些優(yōu)化，圖形化界面使用的是simulink中的sub-system以及mask封裝。

在mask封裝中，主要存放的是寫入型的指令。

這種指令的特點(diǎn)是調(diào)用次數(shù)不多，同時，在大多數(shù)情況下需要手動添加一些參數(shù)。而mask封裝恰好能夠滿足這種要求。mask封裝的圖形界面中有常用的下拉菜單、輸入框以及按鈕。在多種類的輸入支持下，寫入命令可以很好的封裝，用戶不需要知道每一項(xiàng)的命令是如何發(fā)送給設(shè)備的，只需要知道每個輸入項(xiàng)的意義即可進(jìn)行很方便的使用。

在用戶使用的表層之下是simulink中的一個callback功能。Callback是mask配置的一項(xiàng)。在每個項(xiàng)目在值發(fā)生改變之后，會由系統(tǒng)主動調(diào)用寫在callback內(nèi)部的小程序段。所以，只需要在callback中寫上觸發(fā)發(fā)送對應(yīng)指令的語句即第二步中寫出的命令行語句即可。

而在mask第一次運(yùn)行的時候，除了按鈕類型之外，其余的輸入類型均會調(diào)用一次設(shè)置好的callback。為了設(shè)置的正確性，可以在代碼中手動禁止這種初始化型的回調(diào)。這即是access屬性為0的原因。當(dāng)然，如button之類在初始化的時候不調(diào)用回調(diào)函數(shù)的在配置的時候只需要將access屬性置1即可正常使用。

以上考慮最多的是指令的寫入，而少部分的指令是帶有返回值的。為了用戶體驗(yàn)，返回值不能輸出在命令行中。所以，在界面上有一個提前設(shè)定好的固定區(qū)域，每次返回值都會直接寫入那塊區(qū)域，方便用戶查看返回值。

在此，以上文中出現(xiàn)的inputState命令為例，闡述如何進(jìn)行mask封裝。首先，由于該命令是一條寫入指令，同時需要一個開放性的輸入，所以使用editor作為該指令的輸入框，接收輸入。而如果是有限的輸入，可以使用popup即下拉列表類型進(jìn)行控制。而如果不需要輸入，則直接使用button即按鈕類型即可。

而在該editor的屬性中，需要在mask配置中將變量名設(shè)為別名inputState方便程序進(jìn)行獲取。同時，如上文所述，在callback欄中，需要主動調(diào)用對應(yīng)模塊的觸發(fā)命令以通知程序獲取最新的值并發(fā)送給設(shè)備。

在Sub-system封裝中，主要存放的是查詢型的指令。該指令調(diào)用次數(shù)多，但是每次調(diào)用的參數(shù)基本一致。因此，與步驟2相似，需要首先使用查詢函數(shù)對設(shè)備的查詢進(jìn)行封裝。而后，使用子系統(tǒng)對查詢函數(shù)進(jìn)行封裝，到最后對外提供查詢結(jié)果即可，中間的所有操作用戶均可忽略。

同時Sub-system即子系統(tǒng)封裝的意義并不止在于此。其主要功能是對用戶封裝了具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)而僅保留端口。在這種封裝方式下，大大提高了模塊的可讀性與可靠性。在子系統(tǒng)封裝中，為了與外界進(jìn)行交互，需要規(guī)定幾個in端口以及out端口。而各個端口的數(shù)量取決于該模塊所依賴的輸入或者需要對外暴露的輸出。

另外，在封裝了Sub-system了之后，可以通過一些方式將其加入到Simulink Library Brower中以方便后續(xù)使用。具體的方式參見文末連接，文內(nèi)不再贅述。于此，該子系統(tǒng)并不僅僅是一個應(yīng)用，而是Simulink中的一種模塊。當(dāng)有使用者需要使用該子系統(tǒng)時，只需要找到并進(jìn)行配置即可使用。模塊性大大增強(qiáng)。

對于高精度分析儀的Sub-system封裝而言，需要提供四個輸出，分別表示其設(shè)備讀取的電壓、電流、功率值以及Matlab通過計(jì)算得到的功率值，不需要輸入。

對于電壓，需要另寫一個讀取電壓的函數(shù)專門進(jìn)行讀取。同時，需要一個方波發(fā)生器定時觸發(fā)讀取函數(shù)的運(yùn)行。還需要一個輸出點(diǎn)作為函數(shù)的輸出。此時，該電壓值已經(jīng)可以被外部所獲取。