摘要：自从中国国家发改委提出“互联网＋智慧能源发展的指导意见”文书，随着大数据、互联云概念潮流的到来，市场现存BMS设备的通讯方式受到了严格地考验。文章重点阐述对“北京大城绿川科技有限公司”名下的一款市场占有率很高的铅酸蓄电池修复维护系统BMS306的改造方案。
关键词：BMS；铅酸蓄电池；在线修复维护；通讯方式改造
0 引 言
经过调查，现市场上存在大量铅酸蓄电池的BMS设备，而这种设备的监控系统大多数以本地化监控为主，继而限制了设备的使用条件和监控范围。如今，中国国家发改委提出“互联网＋智慧能源发展的指导意见”文书，并且随着大数据、云概念的潮流到来，将会出现基于互联技术、物联网概念的新型远程监控BMS产品，客户、市场环境、应用场所将对这类功能的要求越来越严格，需求越来越大。这将是对市场现存老旧设备进行的一轮残酷的考验。因此，笔者研究设计了一种解决方案，专门解决这种老旧设备在保留原软件和硬件代码与结构的前提下，使它们满足远程监控、无线通讯、云平台传输数据等日益增长的新的市场需求。
“北京大城绿川科技有限公司”是一家专业研发铅酸蓄电池智能维护管理系统的创新型企业。公司拥有一款自主研发生产的BMS306 2 V蓄电池修复维护设备，它是一款技术成熟、功能强大、可应用于多行业领域（发电厂、变电站、通讯、轨道交通、金融、UPS）的实用型设备。它能在有效保证蓄电池组安全运行的前提下，解决蓄电池的硫化情况，以及蓄电池组不均衡情况，可大大提升蓄电池组的使用寿命，并提供强有力的安全保障。目前，这款设备在市场依然保持庞大的占有量。但是这款产品在通讯结构上尚存在不足：内网传输、传输协议不稳定等。为了满足当下市场转型的需求，以BMS306为案例设计改造方案。
1 改造产品与使用模块
1.1 BMS306 2V蓄电池修复维护设备
BMS306是一款本地化监控设备，通讯结构采用内网传输，通讯接口为RJ45网口，网线直连或者经过交换机或者路由器。传输层协议采用UDP协议传输，软件平台是以静态IP作为设备ID进行识别和传输。硬件设备也是以IP地址作为目的地址访问服务器。分析网络结构缺陷：（1）UDP传输协议本身是一种单向简单不可靠传输服务，在发送、请求、连接上，并无各种握手、相互确认等机制。这在公网复杂环境下将无法进行稳定的连接传输。（2）以IP地址作为目的传输地址，实现的条件很苛刻，需要双方均为公网固定IP地址。但是由于本次改造的现场环境不具备网络条件，并且服务器部署也不一定为公网IP地址。硬件设备和软件服务器均在NAT网络复杂的环境下部署，这也是一个制约因素。
1.2 USR-N510串口服务器
USR-N510是济南有人科技公司的一款串口服务器产品。它的作用是将串口接口的数据转换为有线网络数据进行传输。串口接口包含RS232、RS485、RS422，网络接口采用为RJ45接口制式。内部集成TCP／IP协议栈，可选择TCP client、sever，UDP client、sever。模块供电5 V，内部自带看门狗与心跳保活机制。
1.3 USR-WIFI232-603 v2 WiFi串口服务器
USR-WIFI232-603是一款串口转WIFI服务器，它的作用是将串口接收到的数据通过WIFI网络进行传输。串口接口包含RS232、RS485、RS422，WIFI网络支持802.11b／g／n无线标准。内部集成TCP／IP协议栈，可选择TCP client、sever，UDP client、sever、心跳保活机制和重连机制。
1.4 USR-GPRS-730 DTU模块
USR-GPRS-730 DTU模块是一款串口转GPRS链路通讯模块。它的作用是将串口接收到得数据通过GPRS链路远程传输。GPRS满足标准链路协议。内部集成GSM定位系统、双SOCKET的通讯、心跳保活、重连等机制，可实现完美的透传模式。其中心跳保活和重连机制对于4G链路、GPRS链路尤为重要。这是因为运营商在对于GPRS流量和NAT网络的监管机制，以及一个网络节点，在一定时间内未进行数据交互将关闭网络映射。在不改变硬件结构和软件代码下设备将处于托管失控状态，这无疑是致命的。所以心跳保活机制避免了此问题。重连机制保证了当出现无法避免的网络中断，自身模块可以关闭本次连接，重新发起连接，保证传输稳定性和安全性。
2 改造方案及模块作用
2.1 设备与模块连接的拓扑结构
BMS302远程监控改造方案的硬件连接结构如图1所示，方案中连接需要4个模块。两根RJ45标准网线，两根串口RS232连接线。
图1 BMS302远程监控改造方案的硬件连接结构图
2.2 N51模块1在改造方案中所起到的作用
N51模块1为串口服务器，设备接入RJ45端，串口输出到模块2。在整体改造方案中所起到的作用为：（1）取消传输层UDP协议，直接输出应用层协议。并且将双SOCKET数据汇至一个串口输出，为网络通讯改变传输层协议做准备。（2）将串口传输来的数据加载传输层UDP协议，并且将数据分别发送两个SOCKET，使设备收到控制和请求命令。
2.3 GPRS-730模块2在改造方案中所起到的作用
GPRS-730模块2为DTU模块，串口端与模块1的串口相连，GPRS链路连接济南有人科技公司的透传云。在整体改造方案中所起到的作用为：（1）将串口接收到得用户层数据加载传输层TCP协议，保证稳定可靠有效的公网传输。（2）通过模块自身课发送云注册秘钥功能连接到有人透传云。（3）将加载了TCP的数据传送到透传云中，继而为转发做准备。（4）实时发送心跳帧，实现心跳保活机制，保证链路的通畅。（5）自动计数重连，当出现一定时间无数据交互则自动断开当前连接，重新发起连接，避免设备由于网络环境不可控，将设备陷入混乱状态。（6）接收透传云转发后的数据通过GPRS链路下发下来，并将从串口输出给模块1。
2.4 WiFi-602模块3在改造方案中所起到的作用
WiFi-602模块3是串口服务器，串口端连接模块4的串口，WIFI则连接用户的网络环境。此模块在改造方案中的作用：（1）通过模块自身的透传云注册功能连接到有人透传云，实时接收透传云转发的数据，和发送给相应设备的数据到透传云进行转发。（2）取消WIFI传输的TCP协议，将原本的用户层协议通过串口发送给模块4。（3）读取串口发来的用户层协议，加载传输层TCP协议后通过WIFI传入透传云。（4）实时发送心跳帧，保证链路通畅。（5）自身计数重连，保证链路可靠性。
