專利名稱：：電參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一個用于監(jiān)測各項電參數(shù)的系統(tǒng)。本發(fā)明的一個具體應(yīng)用屬于監(jiān)測基于電池的或其他的電源系統(tǒng)的各項性能參數(shù)的領(lǐng)域。在許多用電來進(jìn)行工作的系統(tǒng)中，電源的完整性對可靠運(yùn)算來說是至關(guān)緊要的，并且這可以包括一個后備電源的完整性，上述后備電源實際上只是偶然地被使用。一個實例就是一部遠(yuǎn)程通信交換機(jī)裝置，該裝置平常從一個主電源連接器中取得電功率，但也備有一個基于電池的后備電源系統(tǒng)，以便在主電源發(fā)生故障時，能保證交換機(jī)繼續(xù)工作?；陔姵氐碾娫聪到y(tǒng)僅僅偶然地被使用，然而，由于主電源的斷電通常是無法預(yù)測的，所以讓遠(yuǎn)程通信設(shè)備連續(xù)地處于一種在任何時間都不中斷電力供應(yīng)的狀態(tài)就成為十分重要的事情。相應(yīng)地，已經(jīng)開發(fā)了各種形式的測試裝置用以評估在后備電源系統(tǒng)中各電池的狀態(tài)，并且在澳大利亞專利No.688298號的說明書中，就描述了這種形式的測試裝置。典型地，這種類型的測試裝置已經(jīng)被設(shè)計成便攜式的，以便適于維修人員從一個安裝地點攜帶到另一個安裝地點，旨在定期地測試在安裝地點的各電池。另一種保證電池完整性的方案涉及連續(xù)的在線監(jiān)測。市售電池監(jiān)測系統(tǒng)典型地涉及借助于集中化的記錄設(shè)備的大量電池的全面監(jiān)視。從特征上來說，這些系統(tǒng)都是昂貴的，并且通常需要一個第2級或支持平臺，用于存儲、處理和解讀所收集的數(shù)據(jù)。本發(fā)明旨在提供一種監(jiān)測系統(tǒng)，它在應(yīng)用上是靈活的，而且足夠簡單，使得它能以相當(dāng)?shù)偷某杀緛韺崿F(xiàn)和運(yùn)行。雖然本文所描述的優(yōu)選實施例是針對基于電池的電源系統(tǒng)來說的，但從以下關(guān)于本發(fā)明的說明中，人們將明白，本監(jiān)測系統(tǒng)不僅能應(yīng)用于各種基于電池的電源系統(tǒng)。確實，只要能產(chǎn)生各種模擬的電信號以便輸入到本監(jiān)測系統(tǒng)，那末，本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)就不局限于各種電源系統(tǒng)，或者，在事實上，還能監(jiān)測各種電氣裝置。根據(jù)本發(fā)明，提供了用于監(jiān)測一部裝置的各項參數(shù)的一種監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個輸入端，用于接收代表所述裝置的各項參數(shù)的多種模擬電信號；一個多路復(fù)用電路，用于將所述各模擬信號多路復(fù)用為順序的各模擬輸入信號；一個自動量程電路，用于個別地將所述順序的各模擬輸入信號標(biāo)定到適于進(jìn)行數(shù)字處理的一個預(yù)定的量程之內(nèi)；一個信號轉(zhuǎn)換器，用于將已標(biāo)定的順序的各模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為各自的各數(shù)字信號；以及數(shù)字處理裝置，用于存儲和/或管理所述各數(shù)字信號。本發(fā)明還提供一種用于監(jiān)測一部裝置的各項參數(shù)的方法，包括下列諸步驟接收代表所述裝置的各項參數(shù)的多種模擬電信號；將所述各模擬信號多路復(fù)用為順序的各模擬輸入信號；將所述順序的各模擬輸入信號標(biāo)定到適于進(jìn)行數(shù)字處理的一個預(yù)定的量程之內(nèi)；使用信號轉(zhuǎn)換器裝置，將已標(biāo)定的順序的各模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為各自的各數(shù)字信號；以及使用數(shù)字處理裝置來存儲和/或管理所述各數(shù)字信號。本發(fā)明還提供一個監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個輸入裝置，用以接收至少一路電信號輸入；一個數(shù)據(jù)采集裝置，用以獲得各第1數(shù)據(jù)數(shù)值，該數(shù)值代表著在一個第1時間間隔內(nèi)重復(fù)地采樣的至少一路信號輸入。一個第1存儲裝置，用以存儲所述各第1數(shù)據(jù)數(shù)值；一個第1平均裝置，用以產(chǎn)生各第2數(shù)據(jù)數(shù)值，該數(shù)值代表著在一個第2時間間隔內(nèi)所述各第1數(shù)據(jù)數(shù)值的各平均值；以及一個第2存儲裝置，用以存儲所述各第2數(shù)據(jù)數(shù)值。本發(fā)明還提供一個監(jiān)視器，用于監(jiān)測一個電池，包括電池阻抗(測量)裝置，用于按照預(yù)定的采樣間隔產(chǎn)生所述至少一個電池的阻抗的采樣的各次阻抗測量(結(jié)果)；以及存儲裝置，用于將所述已采樣的各次阻抗測量的各數(shù)字表示存入多個存儲裝置之中，每一個存儲裝置被這樣調(diào)適，使之能存儲在各自的不同時間間隔內(nèi)產(chǎn)生的所述已采樣的各次阻抗測量(結(jié)果)的各(數(shù)字)表示。本發(fā)明還提供一種用于監(jiān)測多個電池或電池單元的方法，包括在一個預(yù)定的時間間隔內(nèi)，重復(fù)地測量所述多個電池或電池單元中每一個的阻抗；記錄所測得的各阻抗的各數(shù)字表示；以及使用所述各數(shù)字表示來確定多個電池或電池單元中的每一個的阻抗對時間微分的一種量度。有利地，本發(fā)明的諸實施例能夠在線地或“實況地”測定(可以對其進(jìn)行阻抗測量的)所有個別的各電池單元或其他各種各部件的各阻抗。在下文中，僅借助于實例，并參照其中的一個優(yōu)選實施例，在諸附圖中加以圖解，以便對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，在諸附圖中圖1是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的一份功能性方框圖，在本文中，上述實施例被稱為一個智能監(jiān)測系統(tǒng)或IMS；圖2至圖12是構(gòu)成該IMS的互連的各部件的諸電路圖；圖13是一份方框圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一種形式的一種輸入采樣設(shè)計安排；圖14是采樣過程的一份流程圖；圖15是一份方框圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一種形式的一個存儲系統(tǒng)；圖16是IMS的各種事件記錄功能的一份方框圖；圖17是主要的功能性軟件各單元的一份方框圖；圖18是一份方框圖，說明IMS總的輸入處理結(jié)構(gòu)。已經(jīng)設(shè)計了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，在本文中被稱為一個智能監(jiān)測系統(tǒng)(IMS)，主要地用于一個供電系統(tǒng)(例如用于通信交換機(jī)之類的基于電池的后備電源系統(tǒng))的連續(xù)監(jiān)測。電池的完整性對后備電源功能來說是至關(guān)重要的。實時連續(xù)監(jiān)測被認(rèn)為是改進(jìn)電池系統(tǒng)可靠性的途徑的一部分，尤其是對于使用閥調(diào)節(jié)鉛酸(VRLA)電池技術(shù)的裝置來說。更是如此。諸如單元電池與電池阻抗或電導(dǎo)測量之類的新技術(shù)的集成已經(jīng)促成了聯(lián)機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的效能的增長，并且有助于消除伴隨著聯(lián)機(jī)后備電池的人工阻抗測量而帶來的許多問題。對電池監(jiān)測設(shè)備功能的主要影響來自對維修工作的生產(chǎn)效率的考慮。通過連續(xù)監(jiān)測來捕獲在無人值守條件下出現(xiàn)的事件的好處是顯而易見的。在通常各種線路故障中跟蹤系統(tǒng)性能的能力是有用的，還可以避免常規(guī)放電測試所帶來的不便與各種風(fēng)險。然而，由各種監(jiān)視器來引導(dǎo)糾正性的或主動性的維修動作的可能性尚不明顯。例如，在一個遠(yuǎn)方的用太陽能供電的網(wǎng)絡(luò)中，在緊急維修動作中進(jìn)行電池再充電的快速處理會導(dǎo)致一次低電壓報警。低電池容量的原因可能是不明顯的，而且這通常會導(dǎo)致昂貴的、重復(fù)的維修。若手中擁有電源系統(tǒng)各項性能參數(shù)的最新歷史，以幫助確定導(dǎo)致充電不足狀態(tài)的原因，則反應(yīng)性維修將會變得更加有效。本智能監(jiān)測系統(tǒng)或IMS的特征在于介于數(shù)據(jù)收集與存儲活動(日志記錄)以及系統(tǒng)狀態(tài)評估(監(jiān)測)之間達(dá)到一種“智能的”平衡。每一項任務(wù)都可以跟特定的、現(xiàn)有的維修動作(或者其中沒有)結(jié)合在一起。這個概念很好地適用于電源系統(tǒng)監(jiān)視器，而不僅是電池監(jiān)視器。還有，IMS獨立于市售的各種電池監(jiān)測系統(tǒng)所帶來的電池數(shù)據(jù)收集活動的集中化的或本地的狀態(tài)。IMS的優(yōu)選形式導(dǎo)致軟件不十分依賴硬件。這就是說，執(zhí)行任務(wù)的軟件以功能為對象，并能容易地運(yùn)行于其他硬件之上。由于工作軟件與物理硬件之間不靈活的連接，使得許多市售的電池監(jiān)測系統(tǒng)失去某些功能，這就是本發(fā)明的一個重要的成果。在為了獲得一種廉價的、“通用的”電池與電力監(jiān)測系統(tǒng)所作的嘗試中，應(yīng)當(dāng)考慮到需要監(jiān)測的各項參數(shù)。在一個電池監(jiān)測系統(tǒng)中測量什么？如何測量？為什么要測量？這樣的難題典型地被曲解為硬件設(shè)計與選擇。然而，通過首先認(rèn)識到，對于待命維修來說，沒有真正的電池燃料標(biāo)準(zhǔn)，其次認(rèn)識到，大多數(shù)常規(guī)的物理參數(shù)測量本來就是歷史性的，就能有所裨益。從實際的觀點來看，最新報道的技術(shù)表明，人們有理由期望，將來會出現(xiàn)一種測定臨界的電池“健康狀況”的較好的方法的標(biāo)準(zhǔn)。因此，隨之而來的是，一種新開發(fā)的電池監(jiān)測系統(tǒng)在適應(yīng)參數(shù)集的收集和利用的變化方面最好表現(xiàn)出靈活性，IMS基于一種一般化的電壓輸入數(shù)據(jù)采集設(shè)計，并且不限制輸入?yún)?shù)的類型。當(dāng)然，對呈現(xiàn)于模擬輸入多路復(fù)用器硬件之上的電壓的動態(tài)范圍以及可用的各模擬通道的物理數(shù)量這二者仍有所限制，但是這些限制不需要影響實際軟件的任務(wù)功能。在一個遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)中，在各網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中的各電池組典型地基于一種傳統(tǒng)的24×2V單元的配置。并且這可能因此形成用于動態(tài)范圍以及輸入通道數(shù)目限制的一種驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)。在需要更多輸入通道的情況下，比方說對于UPS應(yīng)用或者對于多個并聯(lián)電池組來說，可以通過使用一個以上的IMS來解決。一個電池監(jiān)測系統(tǒng)的主要造價一般地在于模擬輸入采集電路，而不在于支持的各種數(shù)字電路。使用運(yùn)行相同軟件的多臺設(shè)備較之擁有多種輸入結(jié)構(gòu)(以適應(yīng)不同的電池安裝情況)并在軟件上作出相應(yīng)的變動更能降低成本。在本文所述的IMS中，被專業(yè)人士認(rèn)為重要的是，為了監(jiān)測IMS的運(yùn)行的目的，由于輸入電壓量程獨立于向IMS的電源所提供的電壓，只要該電壓小于輸入電路的最大電壓額定值，則在任何一路模擬輸入中所呈現(xiàn)的電壓如何是無關(guān)緊要的。IMS的一種有吸引力的特征就是，主要地通過控制軟件來執(zhí)行本地事件的記錄功能。圖16表示在優(yōu)選的IMS中所實現(xiàn)的不同類型的各種事件記錄級。從實際的意義上來說，趨勢跟蹤器以及各電池歷史級涉及連續(xù)的日志記錄活動，而放電日志記錄器以及除外情況登錄器則涉及各種隨機(jī)的和不可預(yù)測的實時事件。每一種事件類型可以直接地或間接地聯(lián)系于一路或多路實際的輸入。作為一個例子，圖17在功能的意義上表示如何在IMS中獲得趨勢跟蹤的3種不同的窗口。在任何時間都可以得到用以描述系統(tǒng)諸參數(shù)以及任何導(dǎo)出信息的短期、中期和長期數(shù)據(jù)。下面的表1列出了用于這些趨勢窗口的典型的時間長度。例如，對跟短期趨勢有關(guān)的任何和所有已定義的輸入來說，在本地可得到8小時的最新的按照時間順序的已處理數(shù)據(jù)，時間分辨率可達(dá)5分鐘。類似地，中期趨勢含有最近8天的歷史(數(shù)據(jù))，分辨率達(dá)1小時。長期趨勢給出最近30天的趨勢。最后，趨勢數(shù)據(jù)被選擇性地過濾，進(jìn)入電池歷史登錄器。電池歷史是現(xiàn)有的規(guī)定的人工電池測量程序的自動化，這樣一來就可以被描述為“電子電池手冊”。電池歷史數(shù)據(jù)被保護(hù)，由此形成一份貫穿整個電池服務(wù)壽命的本地的、電子的、永久性的性能記錄。<tablesid="table1"num="001"><table>趨勢跟蹤器t采樣率T趨勢窗口n樣本數(shù)目短期5分鐘8小時96中期1小時8天196長期24小時30天30電池歷史30天不限不限</table></tables>表1典型的趨勢窗口的各種長度在優(yōu)選的IMS中，趨勢跟蹤器包括圓形的存儲器設(shè)計，并因此在本地僅能得到最新的趨勢數(shù)據(jù)。就表1而言，相對于電池的壽命來說，存儲5分鐘的樣本是不合理的和不必要的。從運(yùn)行的觀點來看，較新的歷史信息是最有關(guān)的。將IMS連接到一個遠(yuǎn)方裝置，通過以更頻的采樣率來取出數(shù)據(jù)，這就提供了一種建立一個更高時間分辨率的擴(kuò)展集的方法。這種方案的令人驚訝的成果就是相對低的本地存儲器的開銷。對于典型的使用30天歷史記錄的24單元電池裝置來說，可以僅用64kB的RAM并且以每個運(yùn)行年小于20％的開銷來實現(xiàn)IMS。如此低的存儲器需求降低了成本、限制了物理尺寸，并且在不需要集中化的數(shù)據(jù)采集的條件下實現(xiàn)有用的本地功能。表2給出了IMS的一個特殊的實施例的一般規(guī)格和特征，表3列出了某些典型的輸入?yún)?shù)分配。優(yōu)選的裝置具有一種32通道的電壓輸入結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)來源于對標(biāo)準(zhǔn)的48V電池組裝置的24×2V單元結(jié)構(gòu)的模型。其他類型的電池組，除了UPS裝置以外，都可以被建模為24單元情況的一個子集。一般來說，UPS裝置需要監(jiān)測更多的參數(shù)，但是通?？梢杂?4或32的某些整數(shù)倍來適應(yīng)這一點。各輸入通道都具有高的共模電壓容納能力(即共模抑制比)以及自動量程功能，這就保證了介于2V諸單元以及6V或12V諸單塊之間沒有功能上的差異。表2某些IMS的硬件規(guī)格IMS從待測量的電池裝置中自我供電并且具有非常低的功率消耗。被采集的數(shù)據(jù)在存儲器中受到保護(hù)。對所有的電池配置都使用一種標(biāo)準(zhǔn)化的、“通用”的輸入接插件。借助于一種每個單元兩根導(dǎo)線或單塊連接方案來直接地測量單元之間的導(dǎo)電完整性。IMS可以使用一種單頻或多頻阻抗測量作為電池與電源系統(tǒng)參數(shù)集中的一個核心集。可以基于在一個單頻(同頻)下所測量的阻抗的時間趨勢，或者基于在兩個不同頻率下測得的阻抗的比值的變化，來給出電池健康狀況信息。配置的各種選擇用軟件來實現(xiàn)，因此，沒有硬件的切換或設(shè)置，由此避免了現(xiàn)場調(diào)整的需求以及不正確配置的可能性。IMS的控制“軟件構(gòu)成”是基于一種“所有者-用戶”模型，其中“所有者”和“用戶”分別負(fù)責(zé)IMS配置與運(yùn)行功能的不同方面。各種軟件功能作為一種基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，可以由“所有者”對該系統(tǒng)進(jìn)行配置，以適應(yīng)特定的IMS打算進(jìn)行的應(yīng)用。例如，由于IMS被構(gòu)建為一種“通用的”監(jiān)測裝置，所以在制造時很多物理的輸入尚未給出定義，在安裝前必須指定某些具體關(guān)系。軟件的構(gòu)成允許IMS去辨識各種事件的等級，這些事件涉及被IMS所監(jiān)測的系統(tǒng)的物理狀態(tài)(例如，在電池與電源監(jiān)測中，不管系統(tǒng)處于充電、放電或待機(jī)(浮充)狀態(tài))。在裝置的壽命周期內(nèi)，由IMS記錄一個事件的出現(xiàn)(從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài))。在對可能出現(xiàn)除外情況的狀態(tài)進(jìn)行分析時這一點是很重要的，還提供關(guān)于系統(tǒng)運(yùn)行的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，而在當(dāng)前的實踐中或使用傳統(tǒng)類型的電池監(jiān)視器時則記錄不到這樣的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。在一個事件的過程中所收集的信息被專家系統(tǒng)規(guī)則手冊用來建立關(guān)于該系統(tǒng)健康狀況的一幅畫面。例如，在一個充電事件中，若一個或多個單元的充電時間長的不合理，則那些單元被指示為健康狀況不良，并且需要加以注意。這種構(gòu)成允許將IMS概念化為能完成編碼過程的一般的功能元件。這種IMS構(gòu)成允許在軟件的較高層次上保留一項特定任務(wù)或過程的大多數(shù)的一般特性。專用于電源和電池監(jiān)測方案的IMS功能來源于用戶定義的對一般構(gòu)成的適應(yīng)。在這方面，IMS軟件不是針對特定硬件的，并且可以使用不同于本文所敘述的硬件的各種硬件裝置。建立IMS硬件與IMS軟件之間的接口的特殊編碼出現(xiàn)在各低層，并且不涉及高層過程。IMS的軟件構(gòu)成有7種基本部件，并且在圖19中以方框圖的形式來表示。下面簡要地說明每一種基本部件的用途。圖18是一份方框圖，說明IMS一般的輸入處理結(jié)構(gòu)。使用中的各路物理輸入，每一路都被連接到待監(jiān)測的電源系統(tǒng)(或者被連接到一個傳感器或測量裝置，例如一個溫度傳感器之類)的一個節(jié)點，以測量一個有關(guān)的量。各物理輸入中的每一個都是相同的，因此可以隨意地被連接到待監(jiān)測的各節(jié)點，這就是連接矩陣340，它存儲著物理輸入302以及待監(jiān)測系統(tǒng)的各節(jié)點之間的對應(yīng)關(guān)系。軟件控制著一個基于連接矩陣340的多路復(fù)用器矩陣(將在下文中作更詳細(xì)的敘述)，以便提供適當(dāng)?shù)倪B接，對所需的被監(jiān)測的系統(tǒng)各節(jié)點之間的電位差進(jìn)行測量。因此，連接矩陣340含有將任意的物理輸入跟希望由IMS進(jìn)行監(jiān)測的特定的電學(xué)量聯(lián)系起來的信息。由連接矩陣340所支配的各路物理輸入302的組合定義了一組被測參數(shù)350，它代表著介于被監(jiān)測系統(tǒng)各節(jié)點之間的電位差，或者代表著例如阻抗或溫度那樣的量的其它基于電壓的測量。構(gòu)建了一個關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)矩陣360，它在各被測參數(shù)350與一組虛擬參數(shù)370之間指定一種對應(yīng)關(guān)系。各虛擬參數(shù)370中的每一個都納入了為使被監(jiān)測的測量變?yōu)橛幸饬x所需的任何標(biāo)度因子，并且每一個虛擬參數(shù)都跟對應(yīng)于被測量(例如伏特、毫安、歐姆，等等)的一個測量單位建立聯(lián)系。在最簡單的情況下，一個虛擬參數(shù)可以直接地對應(yīng)于一對物理的輸入端，被測量的就是介于它們之間的電位差。然而，各虛擬參數(shù)并不局限于跟物理輸入端302或被測參數(shù)350之間的一種直接的對應(yīng)關(guān)系，并且關(guān)聯(lián)矩陣360可以定義這樣的虛擬參數(shù)，它們是其他已定義的虛擬參數(shù)的組合。例如，代表一次電功率測量的一個虛擬參數(shù)在關(guān)聯(lián)矩陣中可以被定義為代表一次電壓測量的一個第1虛擬參數(shù)跟代表一次對應(yīng)的電流測量的一個第2虛擬參數(shù)的乘積。一旦各虛擬參數(shù)已經(jīng)被建立，被監(jiān)測的諸數(shù)值就按照已選定的時間間隔進(jìn)行采樣，并存儲在一個數(shù)據(jù)存儲器380之中。采樣率與存儲速率不必相同。在下文中，將詳細(xì)描述所使用的數(shù)據(jù)存儲器以及存儲過程的結(jié)構(gòu)。表3在IMS中被測量和使用的各項典型的系統(tǒng)參數(shù)的列表在圖1中示出了IMS2的一個優(yōu)選實施例的一份功能性的方框圖。IMS2一般地包括一個數(shù)字處理電路100，一個電源電路200，一個模擬處理電路300，以及一個阻抗測量電路400。圖示的IMS2適于監(jiān)測一個電池后備電源系統(tǒng)，例如在一部遠(yuǎn)程通信交換機(jī)或諸如此類的設(shè)備中所使用的，并且阻抗測量電路400的用途是用于鉛-酸電池的阻抗測量。相應(yīng)地，雖然在IMS的其他應(yīng)用中，其他的阻抗測量可能是有利的，但是在一個不使用鉛-酸電池的監(jiān)測系統(tǒng)中，可以不需要阻抗測量電路400。借助于一個模擬的輸入/輸出連接器302向IMS2提供來自被監(jiān)測裝置的多個模擬電壓輸入端303。模擬電壓輸入端303從模擬輸入/輸出連接器302通往模擬處理電路300的一個輸入多路復(fù)用器矩陣40。從輸入多路復(fù)用器40選出的各信號被送往一個輸入增益與衰減級44，后者提供自動量程功能。各信號從輸入增益與衰減級44被送往一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換級64，在其中各信號被轉(zhuǎn)換為各數(shù)字表示，以便由數(shù)字處理電路100進(jìn)行處理。數(shù)字處理電路100包括一個通用中央處理單元，它具有，例如，一個微處理器，采取RAM和/或ROM形式的存儲器，以及輸入/輸出接口裝置，例如一個鍵盤以及液晶顯示器(LCD)。數(shù)字處理單元100還包括數(shù)字接口的端口，使它能夠從模擬處理電路300接收各數(shù)字信號，以及向阻抗測量電路400和模擬處理電路300發(fā)出各控制信號。還提供一個串行口(未示出)，以便跟IMS2外面的電路進(jìn)行數(shù)字通信。電源200經(jīng)由線路202從一個外部系統(tǒng)接收它的主電源，并且向模擬處理電路300、數(shù)字處理電路100以及阻抗測量電路400提供適當(dāng)電壓水平的電源，并且最好是從被監(jiān)測的系統(tǒng)取出這個電源。電源200采取一種寬范圍的開關(guān)電源的方式，后者使它能夠被寬范圍的各種輸入電壓(例如8V到100V)供電，同時仍然提供適用于IMS2的各處理電路的穩(wěn)壓輸出。如上所述，提供了阻抗測量電路400，用以測量，例如，在被監(jiān)測的電源系統(tǒng)中各電池的阻抗。阻抗測量電路是這樣運(yùn)作的經(jīng)由一個輸入/輸出連接器402，通過向待測量的電池注入交流，并對其上的電壓進(jìn)行同步檢測。阻抗測量電路400可以包括一個系統(tǒng)，例如，在澳大利亞專利第688298號的說明書中所描述的類型，其公開的內(nèi)容已作為參考文獻(xiàn)被收入本文。當(dāng)然，也可以變通地使用各種其他的阻抗測量技術(shù)。圖2至圖12構(gòu)成IMS2的一種部件級的電路圖。簡單地說，圖2至5和12包括表示數(shù)字處理電路100的諸電路圖，圖6和7表示模擬處理電路300，圖8表示開關(guān)電源200，以及圖9、10和11表示阻抗測量電路400。首先參看圖2至5和12，圖示的數(shù)字處理電路100的形式包括一個單片微控制器10，它被連接到一個可編程的外部設(shè)備12。借助于地址和數(shù)據(jù)總線，以常規(guī)方式將微控制器10以及可編程的外部設(shè)備12連接在一起。可編程的外部設(shè)備12在口A(表示為PA0到PA7)和口B(表示為PB0到PB7)處提供附加的解碼接口線，用以控制模擬處理電路300以及阻抗測量電路400，以及數(shù)字處理電路本身的其他部分。一個存儲器電路14被連接到地址與數(shù)據(jù)總線以及來自可編程的外部設(shè)備12的各控制線，并且在本例中包括一個具有智能看守DS1216D的1MbitRAM(128k字節(jié))(圖3)。一個液晶顯示輸入/輸出口16也被連接到數(shù)據(jù)總線和控制總線，以便跟一個液晶顯示裝置建立接口，一個鍵盤編碼器18將數(shù)據(jù)總線跟一個常規(guī)形式的鍵盤20連接起來。參看圖5，下方的地址總線11作為通往一個門陣列邏輯電路(GAL)30的輸入而提供，GAL30將各地址解碼的結(jié)果送往多條控制線，用以控制模擬處理電路300，GAL30還向門陣列邏輯電路32提供一個時鐘輸入，門陣列邏輯電路32接收來自數(shù)據(jù)總線13的信號作為用于解碼的輸入，并送往控制線RD0到RD7。GAL30的一個輸出還向一個8位鎖存器34提供時鐘信號，該8位數(shù)據(jù)鎖存器將數(shù)據(jù)總線13鎖存于各自的驅(qū)動晶體三極管36的輸入，后者驅(qū)動各控制線RS0到RS7。各控制線RD0到RD7以及RS0到RS7構(gòu)成輸入多路復(fù)用器矩陣40的各控制線。這將在下文中加以說明。接口電路22以及通信電路120(分別示于圖4和12)提供跟數(shù)字處理電路100進(jìn)行附加的通信的能力。接口電路22使得訪問CPU的口A和口D(表示為PD0到PD5)成為可能，并且在微控制器10以及通信電路120之間建立串行發(fā)送與接收線(TXD，RXD)的接口。通過光耦合器126將發(fā)送與接收線連接到一個RS232線發(fā)生器122，后者為與數(shù)字處理電路100的串行通信提供一個RS232口。數(shù)字處理電路100的邏輯與鎖存電路通過諸控制線RD0到RD7以及RS0到RS7(圖5)被連接到一個多路復(fù)用器矩陣陣列40(圖6)，后者組成多個光-MOS繼電器42。借助于模擬輸入/輸出連接器302，從被監(jiān)測裝置向IMS提供64V電壓輸入，并且各模擬電壓輸入被連接到各自的光-MOS繼電器42。各光-MOS繼電器被安排在一個矩陣配置之中，并且被上述諸控制線RD0到RD7以及RS0到RD7所控制，以便將64根模擬電壓輸入線多路復(fù)用為2根模擬電壓輸出線(A和B)。來自MUX陣列40的各模擬輸出線A，B被連接到采取各光-MOS繼電器46、48和50形式的附加的多路復(fù)用電路45，如圖7所示。多路復(fù)用電路45被來自數(shù)字處理電路100的控制線V/Z所控制，并且允許用來自阻抗測量電路的各輸入B0、Bi、A0和Ai跟各電壓線A、B一起多路復(fù)用。來自MUX電路45的各輸出A’、B’被施加到跨在各串聯(lián)電阻R12，R13，R14，R15，R16，R17，R18和R19的兩端，后者組成一個電壓分壓器52。電壓分壓器52的輸出被連接到含有各光-MOS繼電器56、58的又一個多路復(fù)用電路54，由GAL電路30(圖5)所提供的各控制線ATT0到ATT3對多路復(fù)用電路54進(jìn)行控制。電壓分壓器52以及MUX電路54提供模擬處理電路300的自動量程功能。適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用各控制線ATT0到ATT3使得電壓分壓器52(圖7)的一個輸出被選擇，它在各線HI，LO上提供一個輸出，只要輸入模擬電壓不超過最大輸入電壓限值，該輸出就處于適于進(jìn)行數(shù)字處理的一個范圍(例如-5V到+5V)之內(nèi)。在各線HI，LO上經(jīng)過適當(dāng)衰減后的模擬信號作為輸入被提供到一個精密的儀表放大器電路60。在必要的情況下，放大器電路60允許對模擬信號進(jìn)行放大，并由來自GAL電路30、并通過光-MOS繼電器62進(jìn)行切換的控制線GAIN對放大倍數(shù)進(jìn)行控制。放大器60的輸出被連接到一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路64(具有12位的幅度分辨率加上一位符號數(shù)據(jù))，用于將模擬電壓信號電平轉(zhuǎn)換為一種數(shù)字表示，后者在數(shù)據(jù)總線13上進(jìn)行輸出。一個精密的12V參考電路66向A-D轉(zhuǎn)換器64提供一個參考電壓輸入。寬范圍開關(guān)式電源200以部件的形式示于圖8，有關(guān)其工作的各項細(xì)節(jié)在此從略，以避免使作為一個整體的本發(fā)明的說明的簡明性變得模糊。簡而言之，在Vx和Vy處提供輸入電源，經(jīng)整流后通過電壓穩(wěn)壓器76進(jìn)行穩(wěn)壓，以便在Vd和Vs處提供±5V，并在Vdd和Vss處提供±12V。在介于8V到100V的輸入電壓范圍內(nèi)，電源200都能工作，通過使用一個脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器72以及參考電壓二極管74有助于實現(xiàn)這樣的寬范圍，借助于一個光耦合器75來實現(xiàn)部件74與72之間的連接。專業(yè)人士從圖8所提供的電路級的圖解中不難弄清開關(guān)式電源200的工作細(xì)節(jié)。圖9、10和11說明阻抗測量電路400的電路構(gòu)成。圖9表示一個單一頻率電流注入電路80。專業(yè)人士通過仔細(xì)閱讀與如同上述的澳大利亞專利說明書所描述的這樣一種電池阻抗測量電路的工作的理論相結(jié)合的電路，就能明白其工作原理。大體上說，一個單頻信號由一個頻率發(fā)生器82產(chǎn)生，使用功率達(dá)林頓晶體管84進(jìn)行放大，并在各線-I，+I上輸出。各電流注入信號-I，+I被送往一個干簧繼電器陣列116(圖11)，后者形成由一個可編程的門陣列邏輯電路114進(jìn)行控制的一個開關(guān)電路110的一部分。由數(shù)據(jù)總線13對GAL114進(jìn)行驅(qū)動，并通過輸出連接器115使得各電流注入信號被選擇性地輸出到被監(jiān)測裝置的各電池端。用于阻抗測量電路400的阻抗接收與解調(diào)電路示于圖10，通過各線INA和INB向它提供一個交流輸入電壓信號。通過一個儀表放大器92對各輸入信號進(jìn)行放大，并使用一個同步解調(diào)器電路94進(jìn)行解調(diào)，通過一個低通濾波器96進(jìn)行輸出。以這種方式進(jìn)行的各次阻抗測量的結(jié)果可以隨用以將IMS的各物理輸入端連接到被監(jiān)測系統(tǒng)的各節(jié)點的電纜長度的不同而不同。為了解決這個困難，可以用一個連接有一個精確地已知的電阻的專用輸入通道來安排IMS。通過進(jìn)行一次跨越該已知電阻(包括所用的連接導(dǎo)線在內(nèi))的阻抗測量，并將測量值跟已知電阻數(shù)值進(jìn)行比較，則該IMS控制軟件就能確定一個用于阻抗測量的校正常數(shù)，在進(jìn)行存儲之前，該校正常數(shù)可以被計入被監(jiān)測的各阻抗數(shù)值。例如，在計算各虛擬參數(shù)370時(圖18)，校正因子可以被納入關(guān)聯(lián)矩陣360之中，實際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，提供兩個已知阻抗事實上是適當(dāng)?shù)?，其中的一個位于配電盤上，作為IMS電路的一部分，并且另一個借助于導(dǎo)線被連接到IMS的輸入電路，上述導(dǎo)線對應(yīng)于用于將其他被監(jiān)測的各節(jié)點連接到IMS的最長的長度。通過進(jìn)行對配電盤上阻抗的一次測量，以及對已知電阻加導(dǎo)線的另一次測量，IMS控制軟件就能為各次阻抗測量確定一個線性校正因子，在各次阻抗測量中，考慮到由于連接導(dǎo)線而增加的電阻，使得更精確的阻抗測量得以進(jìn)行。圖13表示用于簡化說明的目的的模擬處理單元的一份方框圖。64種模擬電壓輸入通過模擬輸入/輸出連接器302被送往輸入多路復(fù)用器矩陣40。MUX40采取各光-MOS繼電器42的矩陣的形式(圖6)，由于它們在受控的輸入端能處理大約高達(dá)2000V的電壓而不發(fā)生擊穿，所以上述各繼電器42被用來作為開關(guān)元件。而且，各光-MOS繼電器不會使用像例如各種機(jī)械繼電器那樣的較大的功率，當(dāng)IMS由被監(jiān)測的裝置(例如一個電池后備電源系統(tǒng))供電時，這一點是很重要的。16根控制線RS0到RS7以及RD0到RD7也作為輸入被提供到MUX陣列40。RS0-7以及RD0-7中的每一根在任何給定的時間內(nèi)都是有源的，以便從64路模擬輸入中選擇其中兩路，準(zhǔn)備通過MUX到達(dá)各輸出端A，B。在選定的各輸出線A，B上提供的模擬電壓被施加到一個電壓分壓器電路52，后者包括多個串聯(lián)連接的電阻(見圖7)。在電壓分壓器52上的各抽頭提供多種電壓信號輸出，它們具有各自的電壓幅度，對應(yīng)于A和B兩根輸出線之間的電位差的某些部分。各自的部分電壓輸出被提供到多路復(fù)用選擇電路54，在這里，根據(jù)各控制線ATT0到ATT3來選擇一種部分電壓輸出。根據(jù)哪一個具有最適于進(jìn)行數(shù)字信號處理的電壓電平來選擇部分電壓輸出。例如，若模擬電壓輸入數(shù)值很大(例如100V數(shù)量級)，則可能被選擇的部分電壓輸出將具有最大的衰減，使得部分電壓輸出為5V數(shù)量級。另一方面，若模擬電壓輸入數(shù)值很小(4V數(shù)量級)，則所選擇的部分電壓輸出可能是沒有衰減的輸出。如上所述，來自電壓分壓器52的輸出具有適當(dāng)?shù)乃p量，這是通過使用多路復(fù)用器選擇器54的諸控制線ATT0到ATT3來選擇的。諸控制線ATT0到ATT3由數(shù)字處理電路100進(jìn)行控制，并且可以根據(jù)一種預(yù)定的選擇標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行控制，上述選擇標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)于通往輸入多路復(fù)用器矩陣40的各有源控制線。例如，可以對數(shù)字處理電路進(jìn)行預(yù)編程，使之能根據(jù)用于MUX40的選擇的一種先驗知識為MUX電路40的每一次選擇而激活諸控制線ATT0到ATT3當(dāng)中的特定的一條。另一方面，可以向數(shù)字處理電路100提供來自多路復(fù)用器選擇器54的輸出端的一種反饋安排，包括至少一個電壓比較器，將MUX的輸出跟一個參考電壓進(jìn)行比較，以確定MUX54的哪一種選擇能提供處于適當(dāng)量程之內(nèi)的輸出，以便由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器64進(jìn)行處理。實際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)下列的方法是適當(dāng)?shù)脑陔妷悍謮浩魈幱诳赡艿淖畲笏p量的情況下開始每一次測量，并連續(xù)地逐級減少衰減量水平，直到已衰減的輸入信號處于適當(dāng)?shù)牧砍讨畠?nèi)，這可以借助于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的溢出寄存器來作出判斷。來自多路復(fù)用器選擇器54的輸出被送往一個放大器級60，它被用來提升模擬輸入信號電平的信號幅度，若信號幅度太小，則不能很好地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，在這樣一種具有小幅度的輸入信號的情況下，不管它是事先知道的或者使用如上所述的一個電平比較器測出的，由MUX54從電壓分壓器52選出的信號都是未經(jīng)衰減的，并且一個增益控制信號(GAIN)被施加到放大器60，以便提升其輸出幅度。增益控制信號也類似地由數(shù)字處理電路100提供。在一組信號已經(jīng)由電壓分壓器52進(jìn)行衰減的情況下，可以施加或不施加增益控制，這取決于所需的實際信號幅度。放大器60的輸出端被連接到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器64的輸入端，在本優(yōu)選實施例的情況下，它將模擬輸入轉(zhuǎn)換為12位的數(shù)字表示。已轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號被輸出到數(shù)據(jù)總線13，以便由數(shù)字處理電路100進(jìn)行處理和/或存儲。圖14所示的流程圖150說明由IMS裝置所執(zhí)行的基本步驟。第1步驟(步驟152)就是從位于模擬輸入/輸出連接器302處的多路模擬電壓輸入中選擇一路模擬輸入。這一步由輸入多路復(fù)用器矩陣電路40來進(jìn)行，并且例如，可以限定從32對輸入中選擇其中一對。從IMS裝置以外的各種信號源提供各種模擬電壓輸入，并且可以包括從電源系統(tǒng)的不同部分進(jìn)行直接的電壓讀數(shù)，例如，跟來自諸如溫度傳感器、電流傳感器之類的各種傳感器的其他形式的電壓輸入組合在一起。雖然在本優(yōu)選實施例中，阻抗測量電路400本身構(gòu)成IMS的一部分，但是來自阻抗測量電路400的各種模擬電壓信號也被認(rèn)為屬于此類。一旦一種特定的模擬輸入已經(jīng)被選定，就必須利用一個自動量程電路來調(diào)整模擬信號的標(biāo)度因子(步驟154)。為了使IMS能接收處于寬范圍的各信號電平的各模擬輸入以增進(jìn)IMS裝置的靈活性，這是必不可少的。例如，在本優(yōu)選實施例中，能夠處理處于-160到+160V量程以內(nèi)的各模擬信號電平。由于可能的各種模擬輸入電壓電平的寬量程，以及由于一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器典型地僅能處理處于一個更小量程以內(nèi)的電壓，所以有必要在轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示之前，根據(jù)特定的已選定的模擬輸入來調(diào)整標(biāo)度因子。例如，一個A/D轉(zhuǎn)換器可以適于轉(zhuǎn)換僅在-5到+5V量程以內(nèi)的模擬信號，并且超出該量程的輸入電壓電平可能損壞該電路，或者至少使輸出飽和。雖然有可能簡單地對所有的模擬輸入信號都進(jìn)行同等程度的衰減，使得最大輸入電壓電平對應(yīng)于A/D轉(zhuǎn)換器所呈現(xiàn)的最大電壓電平，但是對那些具有顯著地小于最大值的各電平的各輸入信號來說，這將不可避免地降低測量樣本的精度。由于相同的理由，對某些模擬輸入信號電平提供放大也可能是必要的，為此目的提供了上述放大器電路60。在步驟156，一旦為該A/D轉(zhuǎn)換器(64)將模擬輸入信號電平的標(biāo)度調(diào)整到一個適當(dāng)?shù)姆秶?，就在例如幾個毫秒這樣一個時間片段中重復(fù)地對該信號進(jìn)行采樣。所取出的樣本的實際數(shù)目取決于所選定的時間片段的長短，而這又反過來取決于送往多路復(fù)用電路40的模擬輸入的數(shù)目，以及希望用以測定每一路輸入電平的頻率。例如若有32路模擬輸入，并且希望每秒鐘對每一路輸入信號電平進(jìn)行一次測定，則有可能將每一個采樣時間片段設(shè)置為大約30毫秒。在該時間片段內(nèi)所能取出的特定輸入的樣本數(shù)目當(dāng)然取決于A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率。在一個時間片段上對一路模擬輸入的重復(fù)采樣導(dǎo)致瞬變起伏，它在寬度上短于有待于進(jìn)行平均的時間片段。為了處理這些起伏，在步驟158中，對在該時間片段期間取出的多個樣本在該時間片段上進(jìn)行平均，并且(將平均值)存儲在數(shù)字處理電路100的一個采樣數(shù)據(jù)池之中。然后使用多路復(fù)用電路40去選擇下一路模擬輸入(步驟160)，在過程返回到步驟154之前應(yīng)調(diào)整新的模擬輸入電壓電平的標(biāo)度因子。作為另一種選擇，也可以在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換過程中，通過使用一種采樣-保持技術(shù)來排解瞬變起伏。在上述實例中，每秒鐘對每一路模擬輸入電平進(jìn)行一次測定，顯而易見，在一個監(jiān)測系統(tǒng)的意義上，為了存儲在任何實質(zhì)上的時間長度上的、每一路輸入的每一個已平均的樣本，所需的存儲容量將會變得很大。例如，在那個方案中，為了存儲一個星期的采樣數(shù)據(jù)，需要大約20兆字節(jié)的存儲容量。很明顯，對于要求在以年計算的時間長度內(nèi)，在無人值守條件下進(jìn)行工作的監(jiān)測系統(tǒng)來說，這是行不通的。相應(yīng)地，本優(yōu)選實施例的IMS裝置實施一種“箱式存儲”系統(tǒng)，用以存儲長時間的已采樣的模擬輸入數(shù)據(jù)，同時提供在不同的時間幀上的一種有用的數(shù)據(jù)表示方法。在流程圖150的步驟162中，表示了這種存儲過程，并且在圖15所示的流程圖170中作了更詳細(xì)的說明。在圖15所示的流程圖170中，說明了在IMS2的數(shù)字處理電路100中，用于存儲采樣數(shù)據(jù)的“箱式存儲”過程。在步驟172處提供模擬電壓輸入，并且在步驟174處獲得該模擬輸入電壓的基于時間的數(shù)據(jù)采集(樣本)。在本例中，基于時間的數(shù)據(jù)采集步驟174包括使用在數(shù)字處理電路控制下的MUX40的多路復(fù)用，以及在上文中結(jié)合圖14所討論的在一個時間片段上的重復(fù)采樣。在步驟176，從步驟174獲得的每一個輸入通道的多個瞬時值175按照每一個通道進(jìn)行平均，以便減少起伏之類的影響，這些起伏在寬度上短于該時間片段。產(chǎn)生于步驟176的、針對每一個通道的已平均的(采樣)點數(shù)值177被送往采樣數(shù)據(jù)池178，并且在，例如，一個環(huán)形的存儲器或先進(jìn)先出緩沖存儲器中存儲一段預(yù)定的時間。在步驟180到194，已平均的采樣數(shù)據(jù)從采樣數(shù)據(jù)池中被處理，并進(jìn)入存儲器，這將在下文中加以說明。箱式存儲過程涉及一系列的平均引擎以及環(huán)形存儲器。每一個環(huán)形存儲器都存儲在不同時間長度上的數(shù)據(jù)，在該時間長度上，其中的數(shù)據(jù)被平均，并且被存儲在具有一個較長時期的下一個環(huán)形存儲器里面。在圖15所示的實例中，箱式存儲器包括一個短期環(huán)形存儲器182，它保存8小時的數(shù)據(jù)，其中每一個數(shù)據(jù)元素代表由該IMS所監(jiān)測的各輸入信號的一個5分鐘的間隔。因此，采樣數(shù)據(jù)池178有利地被安排去存儲至少5分鐘的已平均的采樣數(shù)據(jù)，如上所述，這些數(shù)據(jù)可以按照1秒鐘的間隔被取出。對每一個通道來說，短期平均引擎180取出最新的5分鐘的、間隔為1秒的已平均采樣數(shù)據(jù)(例如300個已平均的樣本)，并且采用一種平均算法，用以將該通道所存儲的已平均的樣本數(shù)據(jù)減少到一個單獨的短期數(shù)據(jù)元素。短期平均引擎180以及短期環(huán)形存儲器182形成短期趨勢181的一部分，它被用來分析系統(tǒng)諸參數(shù)的短期變化。在步驟180使用一個平均引擎(也涉及步驟184、188和192，這將在下面討論)的同時，在此實行的算法事實上可以不包括在傳統(tǒng)意義上的一種平均過程，并且可以有利地使用幾種不同的技術(shù)。例如，取代在一種傳統(tǒng)的平均過程中僅將數(shù)據(jù)樣本求和并除以樣本數(shù)目的方法，平均引擎180(184、188、192)可以變通地采用一個閾值，例如，測定已采樣的數(shù)據(jù)超出或低于一個給定的閾值的頻繁程度如何。還可以變通地采用其他各種通用的處理技術(shù)，這對專業(yè)人士來說也將是顯而易見的。在任何事件中，短期平均引擎180所實施的處理，針對每一個通道，在采樣數(shù)據(jù)池178中將5分鐘的采樣數(shù)據(jù)減少為一個單獨的短期數(shù)據(jù)元素，后者被存儲在短期環(huán)形存儲器182之中。在8小時的時間內(nèi)，這些數(shù)據(jù)從短期環(huán)形存儲器182的輸入端行進(jìn)到輸出端，存儲器182被存滿時，為每一個通道存儲了96個數(shù)據(jù)元素，各代表一個5分鐘的間隔。存放在短期環(huán)形存儲器182里面的最新的12個數(shù)據(jù)元素每小時被中期平均引擎184察看一次。雖然一種不同的處理方法也是可用的，但這12個數(shù)據(jù)點還是使用跟短期平均引擎180相同的處理方法來進(jìn)行平均。對每一個通道來說，來自中期平均引擎184的結(jié)果是每小時1個的中期數(shù)據(jù)元素，各自代表每一個通道1小時的采樣數(shù)據(jù)。中期數(shù)據(jù)元素被提供到一個中期環(huán)形存儲器186的輸入端，環(huán)形存儲器186具有每通道192個1小時數(shù)據(jù)元素的存儲容量，代表著每通道8天的歷史數(shù)據(jù)。中期趨勢185類似于短期趨勢181，所不同的是在較長的采樣間隔上進(jìn)行分析。類似地，一個長期平均引擎188每天對在中期環(huán)形存儲器186中的24個最新中期數(shù)據(jù)元素進(jìn)行一次采樣。長期平均引擎188的輸出被提供到長期環(huán)形存儲器190的輸入端并且被用于長期趨勢189。長期環(huán)形存儲器理想地具有每個通道90個一天間隔的長期數(shù)據(jù)元素。最后，通過一個歷史建立引擎192每30天將最新的30個長期數(shù)據(jù)元素進(jìn)行一次平均運(yùn)算，并存儲在一個歷史登錄存儲器194之中，它在IMS監(jiān)測裝置的壽命期間，為每個通道保存一個月的平均數(shù)據(jù)。箱式存儲過程之所以特別有用是由于，它提供了在多個時間幀之上的針對每個通道采樣數(shù)據(jù)的趨勢的指示。而且，依賴于每一個平均引擎180、184、188、192所使用的算法，由被采樣的各通道所代表的被監(jiān)測的各參數(shù)的各有關(guān)事件將被保留，并且在由箱式存儲系統(tǒng)的不同的環(huán)形存儲器所代表的各時間幀上能觀察到各參數(shù)的行為趨勢。歷史登錄器在IMS裝置的整個壽命期間都保留著被監(jiān)測的諸參數(shù)的行為，長期環(huán)形存儲器以1天的分辨率存儲著最近90天的行為數(shù)據(jù)，中期環(huán)形存儲器以1小時的分辨率存儲著最近8天的參數(shù)數(shù)據(jù)，短期環(huán)形存儲器以5分鐘的間隔連續(xù)地保存著最近8小時的參數(shù)數(shù)據(jù)，并且采樣數(shù)據(jù)池在任何時間都以1秒鐘間隔的最精細(xì)的分辨率為每一個輸入通道保存著5分鐘的參數(shù)數(shù)據(jù)。由箱式存儲過程所提供的數(shù)據(jù)形式，不僅對于被監(jiān)測裝置的過去表現(xiàn)的分析是有利的，而且對于預(yù)測未來的表現(xiàn)也是有用的。如上所述，在上述實例中，箱式存儲提供了這樣的數(shù)據(jù)，它能指出在多個時間幀上被監(jiān)測裝置的諸參數(shù)的各種趨勢，以及在某些實例中，這些趨勢可以被用來預(yù)測被監(jiān)測的諸參數(shù)的未來表現(xiàn)。例如，在IMS的一種典型的應(yīng)用中，使用阻抗測量電路400來測量在一個后備電源系統(tǒng)中各電池單元的阻抗。這些測量結(jié)果連同其他各模擬輸入信號一起被送往模擬處理電路300。由于連續(xù)地進(jìn)行監(jiān)測的IMS非常頻繁地進(jìn)行各次阻抗測量，所以所得到的阻抗(Z)測量數(shù)據(jù)具有非常高的分辨率以及寬的動態(tài)范圍。在一個時間片段中從一個箱式存儲系統(tǒng)的環(huán)形存儲器中取出所存儲的數(shù)據(jù)，IMS允許對電池阻抗的微分進(jìn)行計算(dZ/dt)。電池阻抗的微分事實上可以被用來作為電池性能的一種預(yù)測，并且在具有多個電池可以進(jìn)行互相比較的情況下是特別有用的，例如，在一個遠(yuǎn)程通信交換機(jī)后備電池電源系統(tǒng)的情況下。IMS能為電源系統(tǒng)的一組電池中所有的電池，或所有的單元，測量dZ/dt，并且經(jīng)過一段時間，根據(jù)存儲在箱式存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)來確定哪一個電池將首先失效。這是由于鉛酸電池的性能，通常表現(xiàn)出，在多個電池中，在任何給定時間內(nèi)，具有最高dZ/dt數(shù)值的電池將是在多個電池中首先失效的電池。使用連續(xù)監(jiān)測以及IMS的箱式存儲系統(tǒng)就能實現(xiàn)這個功能，而在傳統(tǒng)的電池測量系統(tǒng)中，這曾經(jīng)是不可行的。結(jié)合其他測量信息，例如在IMS中由專家系統(tǒng)收集和分析的信息，電池阻抗的時間微分可以被用來作為在放電期間的一種運(yùn)行時間預(yù)測器的基礎(chǔ)。正如在上文中所討論的那樣，IMS的控制軟件基于一種所有者-用戶模型，并且在生產(chǎn)或安裝時，IMS的某些參數(shù)和設(shè)置需要由“所有者”進(jìn)行初始化。這些設(shè)置包括連接矩陣340的各項細(xì)節(jié)，用以指示控制軟件為每一種打算測量的參數(shù)350選擇適當(dāng)?shù)奈锢磔斎耄约瓣P(guān)于關(guān)聯(lián)矩陣360的各項細(xì)節(jié)，用以從被測量的各項參數(shù)中確定所需的虛擬參數(shù)370。關(guān)聯(lián)矩陣360最好包括應(yīng)用于各項虛擬參數(shù)的任何所需的標(biāo)度因子和單位的存儲指示。所有者還負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲器(“箱式存儲器”)的初始化以及與此相關(guān)的存儲配置，例如針對每一種平均引擎的測量采樣率以及數(shù)據(jù)存儲間隔。只有所有者才有資格使數(shù)據(jù)存儲器復(fù)位以舍棄任何保存的數(shù)據(jù)，但是已存儲的數(shù)據(jù)不能被編輯-即使是所有者?？梢杂伤姓咄ㄟ^通信電路120使用發(fā)往數(shù)字處理電路100的命令來改變IMS的配置(圖12)。還有，即使是介于不同的地方之間，多個IMS裝置也可以按照菊花瓣方式連接，使得所有者可以一次向多個IMS控制器廣播配置更改信息。另一方面，用戶對IMS各項功能的訪問是受到限制的。用戶所關(guān)心的是能夠在監(jiān)測期間對存儲于IMS中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，這可以在當(dāng)?shù)赝瓿桑蛘咄ㄟ^通信電路120在遠(yuǎn)方完成。用戶不能編輯或清除已存儲的數(shù)據(jù)?？梢杂捎脩粼O(shè)置或改變由IMS用以確定何時發(fā)出報警之類的某些例外條件。這些需要隨時改變的條件依賴于在被監(jiān)測系統(tǒng)中的當(dāng)時的條件。在IMS檢測到一種環(huán)境變化的情況下，例如通過斷開電源之類的措施，當(dāng)IMS再次接通電源時，控制軟件就改變運(yùn)行方式。若檢測到一次環(huán)境(條件)的改變，則控制器將不再確信由所有者曾經(jīng)用以編程的各種配置設(shè)置能適用于新的環(huán)境，并由此避免引起IMS的損壞并使之進(jìn)入一種“啞巴”運(yùn)行方式。在這種方式下，由所有者進(jìn)行編程的虛擬參數(shù)的各種配置將被忽略，并且該IMS實質(zhì)上回到一種多路復(fù)用的伏特表狀態(tài)，在其中，按照預(yù)定的間隔，例如1秒鐘的間隔，在每一個物理輸入端測量電壓電平。而不再執(zhí)行箱式存儲過程，并且被測量的電壓電平僅僅作為原始數(shù)據(jù)被存放在存儲器之中。然而，IMS軟件允許所有者或用戶去適應(yīng)這樣的情況，即，在系統(tǒng)中，僅有某些被監(jiān)測的部件元件經(jīng)過一段時間之后從物理上被撤銷或更換(例如，更換一個單獨的電池單元)，而不使系統(tǒng)中的其他不發(fā)生改變的元件的先前已存儲的信息丟失。以上僅僅借助于實例來提供關(guān)于本發(fā)明的詳細(xì)說明，并且作者不打算對在本文中所公開的、包括每一種新穎特征和諸特征的新穎組合的本發(fā)明加以限制。這份說明書以及隨后的權(quán)利要求書從頭到尾，除了上下文關(guān)系要求另作說明的以外，文字“包括(comprise，第1人稱)”以及諸如“包括(comprises，第3人稱)”和“包括(comprising，現(xiàn)在進(jìn)行時)”將被理解為隱含著包括一個已說明的整體或步驟或諸整體與諸步驟的集合，但不排除任何其他整體或步驟或諸整體與諸步驟的集合。權(quán)利要求1．一個用于監(jiān)測一部裝置的各項參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個輸入端，用于接收代表所述裝置的各項參數(shù)的多種模擬電信號；一個多路復(fù)用電路，用于將所述各模擬信號多路復(fù)用為順序的各模擬輸入信號；一個自動量程電路，用于個別地將所述順序的各模擬輸入信號標(biāo)定到適于進(jìn)行數(shù)字處理的一個預(yù)定的量程之內(nèi)；一個信號轉(zhuǎn)換器，用于將已標(biāo)定的順序的各模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為各自的各數(shù)字信號；以及數(shù)字處理裝置，用于存儲和/或管理所述各數(shù)字信號。2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一個系統(tǒng)，其中所述多路復(fù)用電路包括一個光-MOS元件的陣列。3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的一個系統(tǒng)，其中所述各光-MOS元件由所述數(shù)字處理裝置進(jìn)行控制，用以實現(xiàn)一種多路復(fù)用功能。4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一個系統(tǒng)，其中所述自動量程電路包括多個自動量程的光-MOS元件。5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的一個系統(tǒng)，其中所述自動量程電路還包括多個電阻性元件，借助于所述自動量程的各光-MOS元件，選擇性地施加跨越于電阻性元件兩端的所述順序的各模擬輸入信號。6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的一個系統(tǒng)，其中所述多個電阻性元件被用來將所述順序的各模擬輸入信號之一的選定比例的電壓送往所述自動量程電路。其中各自的所述自動量程的各光-MOS元件被連接到所述多個電阻性元件中的一個或多個，以便選擇性地產(chǎn)生處于所述預(yù)定量程以內(nèi)的一個輸出。7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的一個系統(tǒng)，其中所述自動量程電路包括一個模擬信號放大器電路，用以將所述順序的各模擬輸入信號之一的電壓電平增加到處于所述預(yù)定的量程以內(nèi)。8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的一個系統(tǒng)，其中所述自動量程電路包括一個采樣-保持電路，用以平滑所述順序的各模擬輸入信號中各自的幅度變化。9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一個系統(tǒng)，其中該監(jiān)測系統(tǒng)由一個寬范圍的開關(guān)式電源供電、10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一個系統(tǒng)，其中該監(jiān)測系統(tǒng)可以由被所述監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測的一個系統(tǒng)來供電。11．根據(jù)權(quán)利要求9所述的一個系統(tǒng)，其中所述電源被這樣調(diào)適，使之能自動地調(diào)整到不同的各輸入電壓源。12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一個系統(tǒng)還包括阻抗測量裝置，用以測量所述裝置的一個電路的阻抗。13．一種用于監(jiān)測一部裝置的各項參數(shù)的方法，包括下列諸步驟接收代表所述裝置的各項參數(shù)的多種模擬電信號；將所述各模擬信號多路復(fù)用為順序的各模擬輸入信號；將所述順序的各模擬輸入信號標(biāo)定到適于進(jìn)行數(shù)字處理的一個預(yù)定的量程之內(nèi)；使用信號轉(zhuǎn)換器裝置，將已標(biāo)定的順序的各模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為各自的數(shù)字信號；以及使用數(shù)字處理裝置來存儲和/或管理所述數(shù)字信號。14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種方法，其中所述各數(shù)字信號是在一個第1時間間隔中所采樣的數(shù)據(jù)的代表，并且所述存儲和/或管理的步驟包括在所述第1時間間隔中對多個所述數(shù)字信號進(jìn)行平均運(yùn)算，以產(chǎn)生一個第1已平均的數(shù)據(jù)數(shù)值。15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種方法，其中所述的存儲和/或管理的步驟包括在一個第2時間間隔中對多個所述第1已平均的數(shù)據(jù)數(shù)值進(jìn)行平均運(yùn)算，以產(chǎn)生一個第2已平均的數(shù)據(jù)數(shù)值。16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的一種方法，其中所述的存儲和/或管理的步驟還包括在一個第3時間間隔中對多個所述第2已平均的數(shù)據(jù)數(shù)值進(jìn)行平均運(yùn)算，以產(chǎn)生一個第3已平均的數(shù)據(jù)數(shù)值。17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種方法，其中所述的存儲和/或管理的步驟還包括在一個第4時間間隔中對多個所述第3已平均的數(shù)據(jù)數(shù)值進(jìn)行平均運(yùn)算，以產(chǎn)生一個第4已平均的數(shù)據(jù)數(shù)值。18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種方法還包括將多個所述第1、第2、第3或第4已平均的數(shù)據(jù)數(shù)值存入各自的存儲裝置的步驟。19．根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種方法，其中由含有各光-MOS元件的一個陣列的一個多路復(fù)用電路來執(zhí)行所述多路復(fù)用的步驟。20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的一種方法，其中所述的各光-MOS元件被所述數(shù)字處理裝置所控制，以執(zhí)行所述多路復(fù)用的步驟。21．根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種方法，其中由含有多個自動量程的各光-MOS元件的一個自動量程電路來執(zhí)行所述標(biāo)定步驟。22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的一種方法，其中所述自動量程電路還包括多個電阻性元件，借助于所述自動量程的各光-MOS元件，選擇性地施加跨越于電阻性元件兩端的所述順序的各模擬輸入信號。23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的一種方法，其中所述多個電阻性元件被用來將所述順序的各模擬輸入信號之一的選定比例的電壓送往所述自動量程電路。其中各自的所述自動量程的各光-MOS元件被連接到所述多個電阻性元件中的一個或多個，以便選擇性地產(chǎn)生處于所述預(yù)定量程以內(nèi)的一個輸出。24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的一種方法，其中所述自動量程電路包括一個模擬信號放大器電路，用以將所述順序的各模擬輸入信號之一的電壓電平增加到處于所述預(yù)定的量程以內(nèi)。25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的一種方法，其中所述自動量程電路包括一個采樣-保持電路，用以平滑所述順序的各模擬輸入信號中各自的幅度變化。26．根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種方法還包括測量所述裝置的一個電路的阻抗的步驟。27．一個監(jiān)測裝置，包括一個輸入裝置，用以接收至少一路電信號輸入；一個數(shù)據(jù)采集裝置，用以獲得第1數(shù)據(jù)數(shù)值，該數(shù)值代表著在一個第1時間間隔內(nèi)重復(fù)地采樣的至少一路信號輸入。一個第1存儲裝置，用以存儲所述各第1數(shù)據(jù)數(shù)值；一個第1平均裝置，用以產(chǎn)生各第2數(shù)據(jù)數(shù)值，該數(shù)值代表著在一個第2時間間隔內(nèi)所述第1數(shù)據(jù)數(shù)值的各平均值；以及一個第2存儲裝置，用以存儲所述各第2數(shù)據(jù)數(shù)值。28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的一個系統(tǒng)，其中所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括至少一個后繼的平均裝置以及至少一個后繼的存儲裝置，其中每一個后繼的平均裝置被這樣安排，以便在一個后繼的時間間隔中產(chǎn)生后繼的各數(shù)據(jù)數(shù)值，它代表著在一個先導(dǎo)的存儲裝置中所存儲的各數(shù)據(jù)數(shù)值的各平均值，并且每一個后繼的存儲裝置被安排去存儲所述后繼的各數(shù)據(jù)數(shù)值。29．根據(jù)權(quán)利要求27所述的一個系統(tǒng)，其中所述第2時間間隔比所述第1時間間隔長。30．根據(jù)權(quán)利要求28所述的一個系統(tǒng)，其中每一個后繼的時間間隔都比一個先導(dǎo)的時間間隔長。31．根據(jù)權(quán)利要求27所述的一個系統(tǒng)，其中所述第1和第2存儲裝置包括圓形存儲裝置。32．根據(jù)權(quán)利要求27所述的一個系統(tǒng)，其中所述第1和第2存儲裝置都包括一個先進(jìn)先出緩沖存儲器。33．根據(jù)權(quán)利要求27所述的一個系統(tǒng)，其中該監(jiān)測系統(tǒng)由一個寬范圍的開關(guān)式電源供電。34．根據(jù)權(quán)利要求27所述的一個系統(tǒng)，其中該監(jiān)測系統(tǒng)可以由被所述監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測的一個系統(tǒng)來供電。35．根據(jù)權(quán)利要求33所述的一個系統(tǒng)，其中所述電源被這樣調(diào)適，使之能自動地調(diào)整到不同的各輸入電壓源。36．一個監(jiān)視器，用于監(jiān)測一個電池，包括電池阻抗(測量)裝置，用于按照預(yù)定的采樣間隔產(chǎn)生所述至少一個電池的采樣的各次阻抗測量(結(jié)果)；以及存儲裝置，用于將所述已采樣的各次阻抗測量的各數(shù)字表示存入多個存儲裝置之中，每一個存儲裝置被這樣調(diào)適，使之能存儲在各自的不同時間間隔內(nèi)產(chǎn)生的所述已采樣的各次阻抗測量(結(jié)果)的各(數(shù)字)表示。37．根據(jù)權(quán)利要求36所述的一個監(jiān)視器，其中所述數(shù)字表示被用來產(chǎn)生所述至少一個電池的阻抗對時間微分的一種量度。38．根據(jù)權(quán)利要求37所述的一個監(jiān)視器，其中所述對時間的微分是所述至少一個電池的阻抗隨時間的變化的一種量度，并且所述對時間的微分是所述至少一個電池的失效似然度的指示。39．一種用于監(jiān)測多個電池或電池單元的方法，包括在一個預(yù)定的時間間隔內(nèi)，重復(fù)地測量所述多個電池或電池單元中每一個的阻抗；記錄所測得的各阻抗的各數(shù)字表示；以及使用所述各數(shù)字表示來確定多個電池或電池單元中的每一個的阻抗對時間微分的一種量度。40．根據(jù)權(quán)利要求39所述的一種方法，其中所述對時間的微分是所述各電池或各電池單元的阻抗隨時間的變化的一種量度，并且還包括基于多個各自的所述量度，預(yù)測所述電池或電池單元的失效似然度的步驟。全文摘要一種用于監(jiān)測一部裝置的各項參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng),包括多個輸入端,用于接收代表所述裝置的各項參數(shù)的多種模擬電信號,一個多路復(fù)用電路,用于將所述各模擬信號多路復(fù)用為順序的各模擬輸入信號,一個自動量程電路,用于個別地將所述順序的各模擬輸入信號標(biāo)定到適于進(jìn)行數(shù)字處理的一個預(yù)定的量程之內(nèi),一個信號轉(zhuǎn)換器,用于將已標(biāo)定的順序的各模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為各自的各數(shù)字信號,以及數(shù)字處理系統(tǒng),用于存儲和/或管理各數(shù)字信號。文檔編號G01R31/36GK1285042SQ98813260公開日2001年2月21日申請日期1998年12月23日優(yōu)先權(quán)日1997年12月23日發(fā)明者約翰·M·霍金斯申請人:泰斯特瑞R&D管理股份有限公司