光伏发电环境参数采集及网络数据监控平台的设计

【摘要】：目前，能源短缺已经是制约一个国家经济发展的重要原因。而为减少石油需求和保护环境，全球各个国家和地区都应该想办法提高光伏发电利用效率，这是任何新能源政策不可或缺的一部分。在我国，利用光伏发电取得了较大成就，但是还存在许多问题，尤其是光伏发电环境参数的远程采集问题。面向研究人员研究光伏发电开发效率的环境数据十分匮乏，严重滞后了光伏发电的发展和应用。因此，急需一种能够解决现有问题，能够提高光伏发电环境数据传输的准确性和实时性，同时能方便研究人员分析数据的数据查询系统。 基于嵌入式系统的光伏发电环境参数采集系统及数据网络监控平台采用RS-485工业通信技术和嵌入式技术来解决远程数据采集及查询问题。论文以嵌入式系统为核心，提出和分析了实现系统的关键技术。采用RS-485通信将现场采集的温度、湿度、太阳辐照度、风力风向数据传输给数据管理平台进行分析、存储，然后通过Internet网络传输给任何想查询、分析数据的研究人员，为提高光伏发电的效率及项目选址提供决策支持。它能够解决远程数据采集和传输问题，对提高利用光伏发电的效率有较大的作用。 论文分析了光伏发电对环境参数的需求，提出了系统的总体方案、软硬件方案以及数据网络监控平台的方案设计。论文研究了构建了基于ARM μc/OSII的嵌入式平台，并在此基础上实现了环境参数数据的采集。系统硬件采用ARMCORTEX-M0核的LPC1114作微处理器，RS-485远程通信。另外，系统使用ORACLE数据库对数据进行存储，并利用JAVA语言开发了B/S结构的数据网络监控平台。 论文的创新点在于利用了嵌入式操作系统μc/OSII的实时性，解决系统中多个任务并行处理的问题，保障了系统的稳定性、可靠性，提高了系统的运行速度。另外网络监控平台具有很强的扩展性，有多种数据接口，可以随时将其它数据接入系统。另外本系统还可以稍作改变就可以用于矿产业、农业、气象等领域。 【关键词】：光伏发电 环境参数 嵌入式系统 μc/OSII ARM CORTEX-M0
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题研究的背景9-12
• 1.2 课题研究的意义12-13
• 1.3 国内外研究现状及发展前景13-14
• 1.3.1 国内环境参数采集发展现状13-14
• 1.3.2 国外环境参数采集系统的发展现状14
• 1.4 课题研究内容14-15
• 1.5 小结15-17
• 2 环境参数采集系统的总体方案设计17-32
• 2.1 光伏发电环境参数采集的需求分析17-20
• 2.1.1 总则17-18
• 2.1.2 采集设备性能要求18-19
• 2.1.3 系统设计要求19-20
• 2.2 环境参数对光伏发电量的影响20-22
• 2.3 系统的总体方案设计22-27
• 2.3.1 系统的总体方案流程图22-24
• 2.3.2 系统硬件方案设计24-25
• 2.3.3 系统软件方案设计25-27
• 2.4 传感器的选择27-31
• 2.4.1 温度传感器27-28
• 2.4.2 湿度传感器28-29
• 2.4.3 太阳总辐照度传感器29-30
• 2.4.4 风力风向传感器30-31
• 2.5 小结31-32
• 3 系统硬件电路的实现32-39
• 3.1 系统中央处理模块的设计32-33
• 3.1.1 LPC1114 芯片的简介32-33
• 3.1.2 主控核心电路设计33
• 3.2 存储系统的电路设计33-34
• 3.3 LCD 显示电路设计34-35
• 3.4 RS-485 通信模块的接口电路设计35-37
• 3.4.1 RS-485 总线35-36
• 3.4.2 通信模块接口电路36-37
• 3.5 系统电源的设计37-38
• 3.6 小结38-39
• 4 系统软件设计与实现39-59
• 4.1 操作系统μc/OSⅡ 在系统中的应用39-44
• 4.1.1 μc/OSⅡ 的移植39-43
• 4.1.2 μc/OSⅡ 的任务管理和任务通讯43-44
• 4.2 引导程序 bootloader 的设计44-45
• 4.3 环境参数采集系统的任务设计与实现45-50
• 4.3.1 系统任务的划分45-47
• 4.3.2 环境参数采集系统的任务实现47-50
• 4.4 系统网络监控平台设计50-54
• 4.4.1 系统网络监控平台的设计思想50-51
• 4.4.2 系统网络监控系统的软件模型51-52
• 4.4.3 系统组网结构图52-53
• 4.4.4 系统体系结构图53-54
• 4.5 系统网络监控平台功能界面的实现54-58
• 4.6 小结58-59
• 5 系统的调试及应用59-62
• 5.1 硬件调试59-60
• 5.2 软件调试60-61
• 5.3 系统应用61-62
• 6 结论62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67-75

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