สถานีคุณภาพน้ำหรืออุทกวิทยาลอยน้ำเป็นระบบไฟนอกตะกร้าที่ต้องวัดต่อไปตลอดกลางคืน ตลอดวันเมฆติดต่อกัน และตลอดอายุการติดตั้งที่เสี่ยงต่อตะกรอนชีวภาพในทะเลหรือบนทะเลสาบ แพลตฟอร์มทุ่นเชิงพาณิชย์มาบรรจบที่สถาปัตยกรรมที่จำได้: แผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดหลายสิบถึงกว่าหนึ่งร้อยวัตต์ชาร์จธนาคารกักเก็บบนเรือซึ่งมีขนาดสำหรับความเป็นอิสระหลายวัน – ผู้รวมระบบมักระบุเจ็ดวันครึ้มหรือมากกว่า –, ในขณะที่เครื่องบันทึกข้อมูลตื่นตามวัฏจักรหนึ่งถึงหกสิบนาที กระตุ้นโพรบหลายพารามิเตอร์ซึ่งวัด pH, ออกซิเจนละลาย ความขุ่นและการนำไฟฟ้า บางครั้งขับปั๊ม ที่ปัดน้ำฝนหรือกลไกทำความสะอาด และอัปโหลดผ่าน 4G, GPRS หรือ LoRaWAN โดยใช้ Modbus หรือ MQTT บทความนี้เป็นบทแรกในสามบทเกี่ยวกับไฟนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์สำหรับการเฝ้าติดตามลอยน้ำ แกะสถาปัตยกรรมนั้น วัดปริมาณองค์ประกอบภาระที่ทำให้ทุ่นต่างจากเครื่องบันทึกสภาพอากาศธรรมดา อธิบายวัฏจักรชาร์จ-คายประจุรายวันที่องค์ประกอบการกักเก็บเห็นจริง และแสดงเหตุผลที่บัฟเฟอร์ NiMH แบบผนึกที่ทนวัฏจักรเข้ากันได้ดีกับแพลตฟอร์มที่ถูกชาร์จทุกวัน ถูกขอให้ส่งการระเบิดกระแสสูงเป็นระยะ และคาดว่าจะอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนและชื้น
ทุ่นหลายพารามิเตอร์สมัยใหม่กินไฟมากกว่าที่อัตราข้อมูลเล็กๆ ชี้นำ เซนเซอร์ไฟฟ้าเคมีและออปติคัลของโพรบดึงกระแสเมื่อถูกกระตุ้น ช่องออปติคัลวัดความขุ่นและออกซิเจนละลายต้องการแสงสว่าง แพลตฟอร์มจำนวนมากใช้ที่ปัดน้ำฝนเชิงกลหรือตัวทำความสะอาดแบบเป่าลมเพื่อควบคุมตะกรอนชีวภาพ ปั๊มอาจเคลื่อนย้ายน้ำตัวอย่าง และเครื่องบันทึกกับบัสเซนเซอร์ RS485/Modbus ทำงานระหว่างหน้าต่างการวัดแต่ละครั้ง การอัปโหลดจากนั้นเปิดวิทยุเซลลูลาร์หรือ LPWAN ซึ่งสเตจส่งดึงกระแสทันทีที่มากที่สุดในวัฏจักร
จังหวะการวัดตั้งค่าได้ตั้งแต่หนึ่งครั้งต่อนาทีถึงทุกชั่วโมง และการลดช่วงเวลาทุกครั้งจะเพิ่มภาระเฉลี่ยเป็นสัดส่วนโดยประมาณ สเปกทุ่นที่เผยแพร่บรรยายระบบสิบสองโวลต์ที่มีแสงอาทิตย์-บวก-กักเก็บ วัฏจักรวัดปรับได้ตลอดช่วงหนึ่งถึงหกสิบนาที และ LoRaWAN บน EU868 หรืออัปลิงก์เซลลูลาร์ ดังนั้นงานออกแบบแรกคือการคิดบัญชีพลังงานวัฏจักรเดียวกับที่ใช้กับโหนดระยะไกลใดๆ – แจกแจงทุกสถานะ กระแสและระยะเวลา –, แต่มีเทอมปั๊ม ตัวทำความสะอาดและเซนเซอร์ออปติคัลที่สถานีอากาศไม่มี
แพลตฟอร์มลอยน้ำเกือบทั้งหมดเก็บเกี่ยวด้วยเซลล์แสงอาทิตย์เพราะอยู่นอกตะกร้าและโล่งต่อท้องฟ้าเปิด สเปกผู้รวมระบบบรรยายแผงขนาดประมาณห้าสิบถึงหนึ่งร้อยห้าสิบวัตต์ชาร์จธนาคารกักเก็บ โดยข้อกำหนดชี้ขาดคือความเป็นอิสระตลอดวันฝนหรือครึ้มติดต่อกัน: เจ็ดวันเป็นเป้าหมายเชิงพาณิชย์ทั่วไป และบางไลน์ทุ่นอุตุนิยมวิทยาระบุสิบห้าวันหรือมากกว่า องค์ประกอบกักเก็บจึงถูกกำหนดขนาดไม่ใช่เพื่อหนึ่งคืน แต่เพื่อช่วงฤดูที่แย่ที่สุดซึ่งแสงแดดอ่อน การคำนวณที่ต่างโดยพื้นฐานจากอุปกรณ์แสงอาทิตย์กลางวัน
ภายในสถาปัตยกรรมนั้น เทคโนโลยีกักเก็บมีสามงาน: ดูดซับประจุทุกครั้งที่แผงผลิต จ่ายวัฏจักรวัดและอัปโหลดตามต้องการ และฝ่าช่วงขาดแคลนหลายวัน NiMH แบบผนึกเป็นทางเลือกที่น่าเชื่อถือสำหรับทุ่นขนาดเล็กถึงกลาง เพราะมันเป็นเทคโนโลยีเชิงวัฏจักรและชาร์จซ้ำได้ ซึ่งทนการชาร์จตื้นและไม่สม่ำเสมอที่แผงเคลื่อนที่ บางครั้งอยู่ในเงามืดส่งมา และวัฏจักรรายวันซ้ำๆ ของการใช้งานหลายปี – ข้อเสนอคุณค่าที่ต่างจากแพ็กลิเธียมปฐมภูมิขนาดใหญ่ซึ่งใช้ตรงที่ไม่มีแผงแสงอาทิตย์เลย
ต่างจากแบตเตอรี่ปฐมภูมิที่เพียงคายประจุจนหมด บัฟเฟอร์ทุ่นลากเส้นทางโคจรรายวันซ้ำๆ: คายประจุกลางคืนและระหว่างการระเบิดวัด ชาร์จซ้ำตลอดชั่วโมงกลางวัน และตกลงที่สถานะประจุซึ่งตามสภาพอากาศ ตลอดสัปดาห์แดดจัดมันลอยสูง ตลอดสัปดาห์พายุมันมุ่งลงและต้องฟื้นตัว องค์ประกอบกักเก็บจึงต้องการความทนวัฏจักรสูงภายใต้วัฏจักรตื้น การยอมรับประจุที่ดีจากแหล่งขาดตอนและการคายประจุเองต่ำพอที่จะไม่รั่วพลังงานที่กักไว้
NiMH สบายกับระบอบนี้พอดี มันยอมรับประจุจากเรกูเลเตอร์แสงอาทิตย์ที่ควบคุมแล้วโดยไม่ต้องมีวินัยการชาร์จที่เข้มงวดและไวต่อการชุบของลิเธียมไอออน ทนการชาร์จเกินพอประมาณที่คอนโทรลเลอร์ทะเลธรรมดาอาจใช้ และโคจรรายวันตลอดอายุของแพลตฟอร์ม มีการระบุเกรดคายประจุเองต่ำเพื่อให้พลังงานที่กักไว้รอดช่วงครึ้มยาว และแพ็กถูกใช้งานอย่างตั้งใจในแถบสถานะประจุกลางซึ่งทั้งอายุวัฏจักรและความน่าเชื่อถือดีที่สุด
ภาระทุ่นหลายอย่างเป็นเชิงพัลส์มากกว่าคงที่: มอเตอร์ที่ปัดน้ำฝนหรือปั๊มที่สตาร์ตภายใต้ภาระ แฟลชแสงของเซนเซอร์ออปติคัล และโดยเฉพาะวิทยุเซลลูลาร์ที่ส่งตรงขอบสัญญาณอ่อน แต่ละอย่างอาจต้องการชั่วครู่กระแสหลายเท่าของค่าเฉลี่ย เช่นเดียวกับโหนดเซนเซอร์ องค์ประกอบกักเก็บต้องคงแรงดันรางตลอดพัลส์เหล่านี้ มิฉะนั้นเครื่องบันทึกรีเซ็ตและการวัดหายไป – ความเสียหายที่แพงบนแพลตฟอร์มที่อาจเข้าถึงได้ด้วยเรือเท่านั้น
เซลล์ NiMH แบบผนึกมีอิมพีแดนซ์ภายในต่ำ ราวหลายสิบมิลลิโอมในเซลล์ขนาด AA ที่ชาร์จแล้ว และไลน์อุตสาหกรรมคายประจุหลายแอมแปร์ได้ ดังนั้นแพ็กเล็กคงแรงดันตลอดการสตาร์ตมอเตอร์และวิทยุซึ่งจะทำให้แหล่งอิมพีแดนซ์สูงยุบลง นักออกแบบมักเพิ่มอ่างคาปาซิเตอร์ในตัวสำหรับพัลส์แหลมที่สุด ปล่อยให้ธนาคาร NiMH จ่ายพลังงานวัฏจักรด้วยอัตราปานกลาง ภาพเคลื่อนไหวแรกซ้อนพลังงานของภาระทุ่นแต่ละอย่าง ภาพที่สองเปรียบเทียบเส้นทางโคจรสถานะประจุรายวันที่แข็งแรงกับสัปดาห์ขาดแคลน
น้ำเป็นสภาพแวดล้อมไฟฟ้าที่โหดร้าย ในรูปแบบที่ไปถึงแบตเตอรี่แม้ภายในตัวเรือผนึก: ความชื้นสูงและการกลั่นตัว สวิงอุณหภูมิกว้าง อากาศพาเกลือซึ่งโจมตีขั้วต่อและโลหะที่เปิดเผย การเคลื่อนไหวและการสั่นระดับต่ำอย่างต่อเนื่อง และความเสี่ยงของช่องที่แตก ตัวสร้างความเครียดเหล่านี้เพิ่มความต้านทานหน้าสัมผัส เร่งการกัดกร่อนและอาจทำให้แพ็กเสื่อมเร็วกว่าอายุตามปฏิทินไฟฟ้าเคมีถ้าการออกแบบเชิงกลและการผนึกอ่อนแอ
นี่คือเหตุผลที่การออกแบบไฟทุ่นแยกจากการออกแบบตู้ไม่ได้ ช่องแบตเตอรี่อยู่หลังกำแพง IP68 ซึ่งนิยามแพลตฟอร์มจมน้ำได้ เซลล์ถูกยึดต้านทานการเคลื่อนไหวด้วยแถบเชื่อมหรือที่ยึดที่ทนทาน ขั้วต่อทนการกัดกร่อนและเคลือบคอนฟอร์มัล และการออกแบบความร้อนเก็บแพ็กให้พ้นจุดร้อนแสงแดดโดยตรง การที่ NiMH ไม่มีของเหลวอิสระและโครงสร้างผนึกที่ทนทานเป็นข้อได้เปรียบตรงนี้ แต่ข้อได้เปรียบเกิดขึ้นจริงเมื่อแพ็กถูกบรรจุเพื่อสภาพแวดล้อมทะเลอย่างตั้งใจเท่าตัวเรือเอง
การวิเคราะห์ภาระและสถาปัตยกรรมให้ชุดข้อกำหนดที่ชัดเจนสำหรับองค์ประกอบกักเก็บ: ชาร์จซ้ำได้และทนวัฏจักรตลอดหลายปีของเส้นทางโคจรรายวัน ชาร์จได้จากแหล่งเซลล์แสงอาทิตย์ที่อ่อนและขาดตอนโดยไม่ต้องโปรโตคอลชาร์จเปราะบาง อิมพีแดนซ์ต่ำพอที่จะครอบคลุมพัลส์มอเตอร์ ออปติคัลและวิทยุ โดยเลือกใช้อ่างคาปาซิเตอร์ได้ คายประจุเองต่ำเพื่อรอดช่วงขาดแคลนหลายวัน และทนทานในช่องผนึก ชื้น สั่นและเปิดเผยเกลือ ข้อกำหนดเหล่านี้กรอบการออกแบบแพ็กโดยละเอียดในบทความถัดไป
มันยังกรอบการเปรียบเทียบเคมีอย่างสุจริต ทุ่นใหญ่ที่มีปริมาตรและงบมากอาจใช้ลิเธียมไอออนเพราะความหนาแน่นพลังงาน และแพลตฟอร์มไม่มีแสงอาทิตย์อายุยาวอาจใช้ลิเธียมปฐมภูมิ แต่สำหรับทุ่นเล็กและกลางที่บำรุงรักษาได้และมีแสงอาทิตย์ช่วย – โดยเฉพาะตรงที่ความเรียบง่ายขนส่ง พฤติกรรมชาร์จที่ให้อภัยและการส่งพัลส์มีค่า – บัฟเฟอร์ NiMH ผนึกที่ออกแบบดีเป็นทางเลือกที่แข็งแกร่งและปกป้องได้ บทความถัดไปเปลี่ยนข้อกำหนดเหล่านี้เป็นการตัดสินใจเรื่องจำนวนเซลล์ ความจุ อ่างและการจัดการชาร์จ
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์แบบผนึกและแพ็กอุตสาหกรรมที่จับคู่สำหรับอุปกรณ์ระยะไกล นอกตะกร้าและเกี่ยวกับความปลอดภัย และสนับสนุนพาร์ทเนอร์ OEM ด้วยไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2 หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-2 การลักษณะภาระพัลส์ การทดสอบช่วงอุณหภูมิกว้างและตรวจความถูกต้องร่วมเครื่องชาร์จ/แพ็ก บอกเราเกี่ยวกับวัฏจักรงาน กระแสสูงสุด ช่วงอุณหภูมิ เป้าหมายความเป็นอิสระและมาตรฐานที่ผลิตภัณฑ์ต้องเป็นไป แล้ววิศวกรจะกำหนดชุดเซลล์-แพ็กที่ปกป้องเวลาทำงาน ความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน ตรวจทบทวนไลน์บนหน้าผลิตภัณฑ์
