一種基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽能光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能光伏電網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽能光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)，新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段。它通過智能感知、識(shí)別技術(shù)與普通計(jì)算等通信感知技術(shù)，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)可分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，通過傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計(jì)算、模式識(shí)別等各種智能技術(shù)，擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域，可以滿足不同用戶的需求。
[0003]太陽能是一種儲(chǔ)量極為豐富而且清潔無污染的可再生能源，它是替代傳統(tǒng)化石能源的重要選擇。目前全球都在大力發(fā)展太陽能光伏系統(tǒng)，但是由于太陽能光伏系統(tǒng)存在波動(dòng)性、間歇性、不匹配現(xiàn)象、以及系統(tǒng)輸出的非線性等特點(diǎn)，因此需要開發(fā)一種太陽能光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析?，F(xiàn)有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)μ柲芄夥到y(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但是該套系統(tǒng)只是獲得相應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并沒有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析、故障診斷、趨勢(shì)分析等功能，加之缺少相應(yīng)客戶終端使個(gè)人無法及時(shí)獲取系統(tǒng)信息，同時(shí)政府、系統(tǒng)集成商、供應(yīng)商等部門無法及時(shí)、同步獲取信息，造成數(shù)據(jù)資源浪費(fèi)，無法得到合理應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽能光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠?qū)@取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性能分析、故障診斷、趨勢(shì)分析等高級(jí)功能。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的系統(tǒng)采用的技術(shù)方案是:
一種基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽能光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括基站部分、若干節(jié)點(diǎn)部分；所述的每個(gè)節(jié)點(diǎn)部分包括數(shù)據(jù)采集單元、第一數(shù)據(jù)處理單元、無線發(fā)送模塊、有線通信模塊，其中數(shù)據(jù)采集單元包括電壓采集模塊、電流采集模塊、溫度采集模塊、輻照度采集模塊；基站部分包括無線接收模塊、有線通信模塊、第二數(shù)據(jù)處理單元、顯示屏、GPRS模塊；
在每個(gè)節(jié)點(diǎn)部分，數(shù)據(jù)采集單元的輸出端與第一數(shù)據(jù)處理單元的輸入端信號(hào)連接，第一數(shù)據(jù)處理單元的兩個(gè)不同輸出端分別與無線發(fā)送模塊的輸入端、有線通信模塊的輸入端信號(hào)連接，無線發(fā)送模塊的輸出端與基站部分無線接收模塊的輸入端信號(hào)連接，有線通信模塊的輸出端與基站部分有線通信模塊的輸入端信號(hào)連接；
在基站部分，無線接收模塊的輸出端、有線通信模塊的輸出端分別與第二數(shù)據(jù)處理單元的兩個(gè)不同輸入端信號(hào)連接，第二數(shù)據(jù)處理單元的一個(gè)輸出端與顯示屏的輸入端信號(hào)連接，第二數(shù)據(jù)處理單元的另一個(gè)輸出端與GPRS模塊的輸入端信號(hào)連接。
[0006]所述的電壓采集模塊采用的是電阻分壓原理，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可采集每個(gè)組件當(dāng)前電壓參數(shù)。
[0007]所述的電流采集模塊采用的是MAX4080高精度單向電流檢測(cè)放大器電路，輸入電壓范圍可達(dá)到4.5V至76V，能夠較準(zhǔn)確地檢測(cè)每個(gè)組件當(dāng)前電流參數(shù)。
[0008]所述的溫度采集模塊采用的是數(shù)字溫度傳感器DS18B20，DS18B20可直接讀出被測(cè)溫度并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面帶來了令人滿意的效果。
[0009]所述的輻照度采集模塊采用較高靈敏度的硅蘭光伏探測(cè)器作為傳感器，具有測(cè)量范圍寬、線性度好等特點(diǎn)，能有效測(cè)量當(dāng)前光伏系統(tǒng)光照強(qiáng)度。
[0010]所述的第一數(shù)據(jù)處理單元采用單片機(jī)控制芯片的型號(hào)為STM32F103C6T6A或STM32F103C8T6 ;內(nèi)核為 ARM32 位 Cortex_M3 CPU，最高工作頻率 72MHz，1.25DMIPS/MHz，本身具有存儲(chǔ)器，具有時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理，低功耗等特點(diǎn)。
[0011]所述的第二數(shù)據(jù)處理單元采用單片機(jī)控制芯片的型號(hào)為STM32F103VCT6 ;內(nèi)核為ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz，本身具有存儲(chǔ)器，具有時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理，低功耗等特點(diǎn)。
[0012]利用數(shù)據(jù)采集單元采集系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如光伏強(qiáng)度、溫度、電壓、電流，并將系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至第一數(shù)據(jù)處理單元；第一數(shù)據(jù)處理單元將系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過無線發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站的無線接收模塊，無線接收模塊將系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至第二數(shù)據(jù)處理單元；另一方面，第一數(shù)據(jù)單元處理后的數(shù)據(jù)可以將處理后的數(shù)據(jù)通過有線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站的有線通信模塊，基站的有線通信模塊將系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至第二數(shù)據(jù)處理單元；第二數(shù)據(jù)處理單元對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并可以通過顯示屏進(jìn)行顯示，同時(shí)，第二數(shù)據(jù)處理單元將系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過GPRS模塊上傳至云服務(wù)器，云服務(wù)器會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析、故障診斷和趨勢(shì)分析等高級(jí)功能，針對(duì)不同用戶提供不同的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的開放與共享。
[0013]所述的云服務(wù)器是一種處理能力可彈性伸縮的計(jì)算服務(wù)，其管理方式比物理服務(wù)器更簡(jiǎn)單高效；具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間、獨(dú)享帶寬、內(nèi)存、CPU，具有足夠的網(wǎng)頁空間，支持多種網(wǎng)站開發(fā)語言。
[0014]所述的云服務(wù)器的傳輸層采用面向連接的TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0015]所述的云服務(wù)器的應(yīng)用層采用HTTP協(xié)議，客戶端向云服務(wù)器端發(fā)送一次請(qǐng)求，云服務(wù)器端響應(yīng)、處理中斷請(qǐng)求后即斷開連接，一方面綁定GPRS模塊并監(jiān)聽；另一方面等待接收客戶端瀏覽器的連接請(qǐng)求，同時(shí)根據(jù)請(qǐng)求做出相應(yīng)處理，向客戶端瀏覽器發(fā)送響應(yīng)信息，關(guān)閉TCP連接，實(shí)現(xiàn)GPRS模塊與互聯(lián)網(wǎng)的傳輸數(shù)據(jù)功能以及報(bào)文的顯示功能。
[0016]所述的GPRS模塊采用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，GPRS即為通用無線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，方法是以〃分組〃的形式傳送資料到用戶手上。首先將GPRS模塊配置到GPRS網(wǎng)絡(luò)模式進(jìn)行撥號(hào)連接，然后在ISP返回PPP鏈路配置請(qǐng)求時(shí)，PPP協(xié)議與ISP進(jìn)行交互，成功后ISP會(huì)GPRS模塊分配一個(gè)臨時(shí)IP地址，此時(shí)能夠在外圍配上相應(yīng)的通信協(xié)議與云服務(wù)器端進(jìn)行通信，GPRS模塊將數(shù)據(jù)經(jīng)TCP協(xié)議上傳至云服務(wù)器，用戶基于HTTP協(xié)議，通過瀏覽器訪問相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0017]所述的第一數(shù)據(jù)處理單元和第二數(shù)據(jù)處理單元能夠分別對(duì)無線發(fā)送模塊和無線接收模塊按SPI串口協(xié)議配置，并通過天線接收數(shù)據(jù)。
[0018]所述的無線發(fā)送模塊和無線接收模塊是高穩(wěn)定性、高性價(jià)比、低功耗的無線微功率透明數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。該模塊相對(duì)一般模塊具有尺寸小、靈敏度高、傳輸距離遠(yuǎn)、通訊數(shù)率高、內(nèi)部自動(dòng)完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制等特點(diǎn)。模塊利用了多頻段、多信道來降低傳輸過程中的干擾以提高傳輸性能。模塊采用了交織白化算法、前進(jìn)糾錯(cuò)以及循環(huán)冗余校驗(yàn)方法，抗干擾和靈敏度都大大提高。用戶可以通過PC串口、單片機(jī)串口以及遠(yuǎn)程無線配置方式，設(shè)置串行速率、工作信道、發(fā)射功率、無線通訊速率等參數(shù)。無線發(fā)送模塊和無線接收模塊能夠進(jìn)行軟件編碼設(shè)計(jì)地址，用于區(qū)別不同基站數(shù)據(jù)；且其室外通信距離大于1000米。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明通過數(shù)據(jù)采集單元采集太陽能光伏系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)第一數(shù)據(jù)處理單元處理后，通過無線發(fā)送模塊發(fā)送到基站，基站可以通過顯示屏顯示現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)人員可以看到系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)，據(jù)此作出關(guān)于系統(tǒng)的運(yùn)行情況估計(jì)；同時(shí)基站能將數(shù)據(jù)通過GPRS模塊將系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送到云服務(wù)器，云服務(wù)器能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析、故障診斷和趨勢(shì)分析等高級(jí)功能，對(duì)于不同的客戶能夠提出不同的解決方案，完善用戶體驗(yàn)。
[0020]2、云服務(wù)器提供獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間；可用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)各個(gè)監(jiān)測(cè)模塊傳來的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)；提供獨(dú)享帶寬、內(nèi)存、CPU等，可提供數(shù)據(jù)傳輸速率；具有較大的網(wǎng)頁空間，支持多種網(wǎng)站開發(fā)語言，方便進(jìn)行網(wǎng)頁設(shè)計(jì)，而且云服務(wù)器租用價(jià)格低于傳統(tǒng)服務(wù)器，具有快速供應(yīng)和部署能力。
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