Stesen kualiti air atau hidrologi terapung ialah sistem kuasa luar grid yang mesti terus mengukur sepanjang malam, sepanjang hari mendung berturut-turut dan sepanjang hayat penggunaan yang terdedah kepada pengotoran biologi di laut atau di tasik. Platform pelampung komersial menumpu pada seni bina yang mudah dikenal pasti: panel fotovolta berkuasa puluhan hingga lebih seratus watt mengecas bank simpanan atas kapal yang bersaiz untuk autonomi beberapa hari – pengintegrasi lazimnya menetapkan tujuh hari mendung atau lebih –, sementara pencatat data terjaga pada kitaran satu hingga enam puluh minit, menguja sonde berbilang parameter yang mengukur pH, oksigen terlarut, kekeruhan dan kekonduksian, kadang-kadang memacu pam, pengelap atau mekanisme pembersihan, dan memuat naik melalui 4G, GPRS atau LoRaWAN menggunakan Modbus atau MQTT. Makalah ini, yang pertama daripada tiga tentang kuasa nikel-logam hidrida untuk pemantauan terapung, membongkar seni bina itu, mengukur komponen beban yang membezakan pelampung daripada pencatat cuaca ringkas, menerangkan kitaran cas-nyahcas harian yang sebenarnya dilihat unsur simpanan dan menunjukkan mengapa penimbal NiMH tertutup yang toleran kitaran sangat padan dengan platform yang dicas setiap hari, diminta memberikan letusan arus tinggi berkala dan dijangka bertahan dalam persekitaran mengakis dan lembap.
Pelampung berbilang parameter moden lebih memerlukan kuasa daripada yang dicadangkan oleh kadar datanya yang kecil. Sensor elektrokimia dan optik sonde menarik arus apabila diuja; saluran kekeruhan dan oksigen terlarut optik memerlukan pencahayaan; banyak platform memacu pengelap mekanikal atau pembersih semburan udara untuk mengawal pengotoran biologi; pam boleh menggerakkan air sampel; dan pencatat serta bas sensor RS485/Modbus aktif semasa setiap tetingkap pengukuran. Muat naik kemudiannya mengaktifkan radio selular atau LPWAN yang peringkat penghantarannya menarik arus seketika terbesar dalam kitaran.
Irama pengukuran boleh dikonfigurasikan daripada sekali seminit hingga setiap jam, dan setiap pemendekan selang menaikkan beban purata secara kira-kira berkadar. Spesifikasi pelampung yang diterbitkan menggambarkan sistem dua belas volt dengan suria-plus-simpanan, kitaran pengukuran boleh laras merentasi julat satu hingga enam puluh minit dan LoRaWAN pada EU868 atau pautan naik selular. Oleh itu tugas reka bentuk pertama ialah perakaunan tenaga kitaran yang sama digunakan untuk mana-mana nod jauh – senaraikan setiap keadaan, arus dan tempohnya –, tetapi dengan sebutan pam, pembersih dan sensor optik yang tidak ada pada stesen cuaca.
Platform terapung hampir secara sejagat menuai secara fotovolta kerana ia luar grid dan terdedah kepada langit terbuka. Spesifikasi pengintegrasi menggambarkan panel kira-kira lima puluh hingga seratus lima puluh watt yang mengecas bank simpanan, dengan keperluan penentu iaitu autonomi merentasi hari hujan atau mendung berturut-turut: tujuh hari ialah sasaran komersial biasa, dan beberapa barisan pelampung meteorologi menetapkan lima belas atau lebih. Unsur simpanan dengan itu bersaiz bukan untuk satu malam tetapi untuk larian musim paling teruk dengan insolasi lemah, pengiraan yang asasnya berbeza daripada gajet suria harian.
Dalam seni bina itu teknologi simpanan mempunyai tiga tugas: menyerap cas apabila panel menghasilkan, membekalkan kitaran pengukuran dan muat naik atas permintaan dan mengharungi defisit berbilang hari. NiMH tertutup ialah pilihan yang boleh dipercayai untuk pelampung kecil hingga sederhana tepat kerana ia teknologi kitaran boleh cas yang bertolak ansur dengan cas cetek tidak teratur yang dihantar panel bergerak yang kadang-kadang berlorek dan kitaran harian berulang sepanjang perkhidmatan bertahun-tahun – cadangan nilai berbeza daripada pek litium primer besar yang digunakan di mana tiada panel suria langsung.
Tidak seperti bateri primer yang hanya kosong, penimbal pelampung menjejaki orbit harian berulang: ia nyahcas semalaman dan semasa letusan pengukuran, cas semula sepanjang waktu siang dan mengendap pada keadaan cas yang mengikut cuaca. Sepanjang minggu cerah ia terapung tinggi; sepanjang minggu ribut ia menuju ke bawah dan mesti pulih. Unsur simpanan akibatnya memerlukan toleransi kitaran tinggi di bawah kitaran cetek, penerimaan cas yang baik daripada sumber terputus-putus dan pelepasan diri yang cukup rendah supaya tidak membocorkan tenaga tersimpan.
NiMH selesa dengan tepat rejim ini. Ia menerima cas daripada pengawal selia suria terkawal tanpa disiplin cas ketat yang sensitif penyaduran litium-ion, bertolak ansur dengan lebihan cas sederhana yang mungkin dikenakan pengawal marin ringkas dan mengitar orbit harian sepanjang hayat perkhidmatan platform. Gred pelepasan diri rendah ditetapkan supaya tenaga tersimpan bertahan melalui regangan mendung yang panjang, dan pek sengaja dikendalikan dalam jalur keadaan cas tengah di mana kedua-dua hayat kitaran dan kebolehpercayaan adalah terbaik.
Beberapa beban pelampung bersifat denyut dan bukan mantap: motor pengelap atau pam yang bermula di bawah beban, strob pencahayaan sensor optik dan terutamanya radio selular yang menghantar di tepi isyarat lemah masing-masing boleh menuntut seketika arus beberapa kali ganda purata. Seperti pada nod sensor, unsur simpanan mesti menahan voltan relnya melalui denyut ini atau pencatat diset semula dan pengukuran hilang – kegagalan mahal pada platform yang mungkin hanya dikunjungi dengan bot.
Sel NiMH tertutup mempunyai impedans dalaman rendah, dalam lingkungan puluhan miliohm dalam sel saiz AA yang bercas, dan barisan perindustrian mengekalkan nyahcas beberapa ampere, jadi pek kecil menahan voltan melalui permulaan motor dan radio yang akan melendutkan sumber berimpedans tinggi. Pereka sering menambah takungan kapasitor tempatan untuk denyut paling tajam, membiarkan bank NiMH membekalkan tenaga kitaran pada kadar purata sederhana. Gambar rajah beranimasi pertama menimbun tenaga setiap beban pelampung; yang kedua membezakan orbit keadaan cas harian sihat dengan minggu defisit.
Air ialah persekitaran elektrik yang bermusuhan, dengan cara yang sampai ke bateri walaupun di dalam badan tertutup: kelembapan tinggi dan kondensasi, ayunan suhu lebar, udara sarat garam yang menyerang penyambung dan sebarang logam terdedah, pergerakan dan getaran tahap rendah berterusan serta risiko petak yang bocor. Penyebab tekanan ini menaikkan rintangan sentuhan, mempercepatkan kakisan dan boleh merendahkan pek lebih cepat daripada hayat kalendar elektrokimianya jika reka bentuk mekanikal dan pengedap lemah.
Inilah sebabnya reka bentuk kuasa pelampung tidak dapat dipisahkan daripada reka bentuk kepungan. Petak bateri terletak di belakang halangan IP68 yang mentakrifkan platform tenggelam; sel ditahan terhadap pergerakan dengan lidah terlas atau pemegang kukuh; penyambung kalis kakisan dan bersalut konformal; dan reka bentuk terma menjauhkan pek dari titik panas suria langsung. Ketiadaan cecair bebas NiMH dan binaan tertutupnya yang kukuh berfaedah di sini, tetapi faedah hanya direalisasikan apabila pek dibungkus dengan sengaja untuk persekitaran marin sebagaimana badan itu sendiri.
Analisis beban dan seni bina menghasilkan set keperluan yang jelas untuk unsur simpanan: boleh cas dan toleran kitaran sepanjang tahun orbit harian; boleh dicas daripada sumber fotovolta lemah terputus-putus tanpa protokol cas rapuh; cukup berimpedans rendah untuk meliputi denyut motor, optik dan radio, secara pilihan dengan takungan kapasitor; rendah pelepasan diri untuk mengharungi defisit berbilang hari; dan kukuh di dalam petak tertutup, lembap, bergetar, terdedah garam. Keperluan itu merangka reka bentuk pek terperinci dalam makalah seterusnya.
Ia juga merangka perbandingan kimia yang jujur. Pelampung besar dengan isipadu dan bajet mencukupi mungkin menggunakan litium-ion kerana ketumpatan tenaganya, dan platform tanpa suria berumur panjang mungkin menggunakan litium primer; tetapi untuk pelampung kecil dan sederhana yang boleh diselenggara dan dibantu suria – terutamanya di mana kesederhanaan pengangkutan, tingkah laku cas pemaaf dan penghantaran denyut dihargai – penimbal NiMH tertutup yang direka dengan baik ialah pilihan kukuh dan boleh dipertahankan. Makalah berikut menukar keperluan ini kepada keputusan bilangan sel, kapasiti, takungan dan pengurusan cas.
Weijiang Power mereka bentuk dan mengeluarkan sel nikel-logam hidrida tertutup dan pek industri padan untuk peralatan jauh, luar grid dan berkaitan keselamatan, dan menyokong rakan kongsi OEM dengan fail prestasi IEC 61951-2, bukti keselamatan IEC 62133-2, pencirian beban denyut, ujian julat suhu lebar dan pengesahan bersama pengecas/pek. Beritahu kami kitaran tugas anda, arus puncak, sampul suhu, sasaran autonomi dan piawai yang mesti dipenuhi produk anda, dan jurutera kami akan menetapkan gabungan sel-dan-pek yang melindungi masa jalan, kebolehpercayaan dan hayat perkhidmatan. Semak rangkaian pada halaman produk.
