基于物联网的太阳能发电监测系统

【摘要】：近年来，随着传统能源消耗所产生的环境污染越来越严重，新型能源发展受到重视，太阳能发电产业的发展也异常迅猛，为了保证太阳能发电设备能稳定高效地工作，必须将太阳能板发电过程中的各项实时监测数据，有效传递给太阳能发电的监测人员，以便能及时有效的了解所监测的太阳能发电阵列的工作运行环境及工作情况，并分析管理监测到的各项数据。本课题的目的就是设计实现一种基于物联网的参数监测系统，以实现太阳能发电阵列监测数据的监测的智能化、信息化。 首先，课题从研究背景和意义出发，在了解国内太阳能发电的现状及物联网的发展现状的基础上，提出了一种基于物联网架构的太阳能发电监测系统的方案。 其次，又具体阐述了基于物联网的太阳能发电监测系统的结构及其总体设计方案。对应于物联网的层次结构，系统可分为三部分：传感器数据采集节点、主控节点和远程监测中心。若干传感器数据采集节点组成了监测系统的感知层，每个数据采集节点负责一定范围内的数据采集，它们组合起来能覆盖所监测的太阳能发电阵列内所有区域；多个主控节点一起构成了监测系统的网络层，它们中的每一个都分管其下的多个数据采集节点；而远程监测中心则作为监测系统的应用层，接收主控节点传输来的数据并进行处理和存储，最后通过人机界面实现显示和控制。传感器数据采集节点和主控节点之间采用CAN总线传输方式进行通信，主控节点通过GPRS和Internet连接到远程监测中心。 然后，文章详细阐述了太阳能发电监测系统各层次的硬件模块设计与软件设计。其中，传感器数据采集节点的功能是数据采集和短距离的数据传输，该节点以P87C591单片机为控制核心，分别采集太阳能辐照度、背板温度、蓄电池温度和环境温湿度的值，并将数据通过CAN总线送入主控节点。主控节点以LPC2294为控制核心，并外接一个GPRS透明传输模块，通过GPRS无线传输，将阵列内所有传感器数据采集节点传送过来的数据进行存储和显示，并送入远程检测中心。远程监测中心为用户提供发电阵列的人机界面，通过远程监测中心内的数据库，管理人员可以监测发电系统中所有的参数和工作状态，并在出现异常时通知维护人员及时进行维修。 最后对课题进行了总结与展望。 【关键词】：物联网 监测 太阳能发电 CAN GPRS ARM7
【学位授予单位】：广西工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 课题研究现状11-12
• 1.3 课题研究意义12-13
• 1.4 课题研究内容13-14
• 1.5 论文的结构14-15
• 第二章 太阳能发电监测系统设计与实现的技术基础15-24
• 2.1 物联网概念及相关技术15-19
• 2.1.1 物联网的定义15
• 2.1.2 物联网的体系架构15-17
• 2.1.3 物联网的相关技术17-18
• 2.1.4 物联网的应用研究18-19
• 2.2 ARM 嵌入式处理器简介19-20
• 2.3 GPRS 技术简介20-22
• 2.3.1 GPRS 技术20-21
• 2.3.2 GPRS 透明传输模块21-22
• 2.4 CAN 总线技术22-23
• 2.4.1 CAN 总线的特点22-23
• 2.4.2 CAN 总线的优势23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 太阳能发电监测系统总体设计24-32
• 3.1 太阳能发电监测系统的物联网结构24-28
• 3.1.1 传感器数据采集节点及其功能25-26
• 3.1.2 主控节点及其功能26-27
• 3.1.3 远程监测中心及其功能27-28
• 3.2 通信协议的制定28-31
• 3.2.1 CAN 通信协议28-30
• 3.2.2 TCP/IP 协议30-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 传感器数据采集节点的设计32-46
• 4.1 硬件电路设计32-40
• 4.1.1 主控制器32-34
• 4.1.2 电源电路34
• 4.1.3 CAN 节点接口电路34-35
• 4.1.4 RS-232 电平转换电路35-36
• 4.1.5 A/D 转换电路36-38
• 4.1.6 传感器接口电路38-40
• 4.2 节点软件设计40-45
• 4.2.1 主程序设计40-42
• 4.2.2 CAN 通讯软件设计42-44
• 4.2.3 数据采集与处理模块设计44-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第五章 主控节点的设计与实现46-60
• 5.1 主控节点硬件电路设计46-54
• 5.1.1 主控节点处理器概述46-48
• 5.1.2 主控节点的存储器48-49
• 5.1.3 电源电路和复位电路49-51
• 5.1.4 主控节点的液晶显示电路设计51-52
• 5.1.5 主控节点与 Internet 的连接52-53
• 5.1.6 主控节点的 CAN 通信接口电路设计53-54
• 5.2 主控节点软件设计54-59
• 5.2.1 操作系统的构建54
• 5.2.2 主控节点软件流程54-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 远程监测中心终端设计与实现60-68
• 6.1 监测系统数据库的设计60-62
• 6.2 监测中心软件功能模块化设计62-67
• 6.2.1 监控中心软件功能结构62-63
• 6.2.2 设备状态显示模块63-65
• 6.2.3 设备运行总览模块65
• 6.2.4 故障处理模块65-67
• 6.3 本章小结67-68
• 第七章 结论与展望68-70
• 7.1 论文总结68
• 7.2 总结展望68-70
• 参考文献70-72
• 附录72-74
• 发表论文和参加科研情况说明74-75
• 致谢75

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