太阳能光伏电站监控系统的研究与实现

【摘要】：能源是人类赖以生存的基础,目前能源危机不断加重,太阳能作为取之不尽用之不竭的可再生清洁能源越来越受到人们的重视,因此,利用光伏效应把太阳能转化为电能是解决当前危机的重要方法之一。但是,光伏发电站基本都处在偏远、环境恶劣的地方,而且地理位置分散,不易于管理,严重妨碍了光伏发电的应用推广。本文针对光伏电站的现状,应用计算机技术、网络通信技术等相关技术,研究开发了一套以现场总线为骨干的太阳能光伏电站监控系统。该系统能够同时实现本地监控和远程监控功能,具有实时性好、功能全面等特点,具有很强的工程实用价值。 本文首先介绍了光伏发电技术及其监控系统的研究现状,阐述了光伏电站监控系统的组成和功能。根据实际应用的需求,选取了AVR ATmega系列单片机作为该系统的控制器,进行了系统的软硬件的设计,实现了对光伏电站运行状态的实时监控,具有参数显示和设置等功能。 其次,通过比较目前常用的远程通信方式,选用了GPRS无线通信方式来实现监控系统远程通信功能。并结合GPRS无线通信方式的优点,详细阐述了系统是如何利用GPRS无线通信技术构建数据通信链路与实现数据远程传输的。 最后,分别给出了基于MCGS的本地监控和基于WEB的远程监控人机界面设计,并详细给出了单片机与本地上位机的通信协议——Modbus-RTU。本监控系统是通过多重窗体程序来实现人机界面的,通过不同的窗体可以实现电站的运行状态的实时显示和参数设定等功能。 在实验室搭建了系统测试平台,进行了模拟调试,达到了设计的预期效果。此系统已经在实际的工程中得到应用。 【关键词】：光伏电站 远程监控 单片机 GPRS 现场总线
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TP277
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 光伏电站监控系统的研究现状12-13
• 1.3 课题的提出和意义13-15
• 1.4 论文的主要内容15-16
• 2 监控系统的原理与设计16-22
• 2.1 监控系统的功能设计16-17
• 2.2 监控系统的结构设计17
• 2.3 监控方案的确定17-20
• 2.4 本章小结20-22
• 3 监控系统控制器的设计与实现22-48
• 3.1 监控系统硬件的整体结构22-23
• 3.2 监控系统的硬件设计23-42
• 3.2.1 核心芯片的选择23-24
• 3.2.2 电源电路设计24-26
• 3.2.3 实时时钟电路设计26-27
• 3.2.4 串行接口与数据通信设计27-34
• 3.2.5 数据采集电路的设计34-39
• 3.2.6 数据存储39-40
• 3.2.7 LCD接口电路设计40-41
• 3.2.8 JTAG调试接口设计41-42
• 3.3 控制器的软件实现42-46
• 3.3.1 主程序设计43
• 3.3.2 数据采集程序设计43-44
• 3.3.3 显示子程序44-45
• 3.3.4 中断程序设计45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 远程通信方式的选择与实现48-56
• 4.1 远程通信方式的的选择48-50
• 4.2 GPRS网络在光伏监控系统中的实现50-54
• 4.2.1 监控系统通信数据链路的组成50-51
• 4.2.2 GPRS模块的选择51-52
• 4.2.3 GPRS模块功能的实现52-53
• 4.2.4 光伏监控系统通信链路的构建53-54
• 4.3 GPRS网络的测试54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 上位机平台的构建56-70
• 5.1 基于MCGS的监控系统的本地上位机设计56-63
• 5.1.1 系统功能分析56
• 5.1.2 本地监控系统人机界面的设计56-62
• 5.1.3 通信协议62-63
• 5.2 远程监控中心网站监控设计63-68
• 5.2.1 上位机网站监控功能需求分析63-64
• 5.2.2 上位机网站监控的实现64-65
• 5.2.3 监控中心人机界面设计65-68
• 5.3 本章小结68-70
• 6 实验与测试70-76
• 6.1 系统的连接70
• 6.2 测试结果与分析70-75
• 6.3 本章小节75-76
• 7 总结与展望76-78
• 7.1 总结76-77
• 7.2 展望77-78
• 参考文献78-80
• 作者简历80-84
• 学位论文数据集84

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