基于rs485通信和單片機的太陽能光伏組件溫度采集監(jiān)測系統(tǒng)

1、基于RS-485通信和單片機的太陽能光伏組件溫度采集監(jiān)測系統(tǒng)通信技術溉:1.l與應用基于RS一485通信和單片機的太陽能光伏組件溫度采集監(jiān)測系統(tǒng)楊然李字z(1.武漢紡織大學電子與電氣工程學院湖北武漢430073;2.武漢紡織大學科技處湖北武漢430073)摘要:為了研究太陽能發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù),提高太陽能發(fā)電效率,設計了基5-RS一485通信的太陽能光伏組件背板及表面的溫度采集監(jiān)測系統(tǒng),采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集溫度,通過擴展串行口的方法,實現(xiàn)各級之間的數(shù)據(jù)傳輸,避免了信號因長距離傳輸引起的損耗,其分布式結構簡化了系統(tǒng)的布線.該系統(tǒng)具有結構靈活,易于擴展升級,成本低的優(yōu)點.關鍵詞:太

2、陽能發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)KS一485溫度采集中圖分類號:TN274.4文獻標識碼:A文章編號:l0079416(20l2)02005002目前,光伏發(fā)電成為世界上非常重要的清潔能源之一,在光伏發(fā)電的過程中,我們需要對光伏發(fā)電環(huán)境參數(shù)進行采集及相關的分析,傳輸給監(jiān)控室上位機.通過PC/I務器強大的數(shù)據(jù)處理和分析能力,可以對采集到的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)進行分析,然后再環(huán)境和光伏發(fā)電的開發(fā)效率之間建立一個數(shù)學模型,最后可以根據(jù)相關的氣象資料就可以對以后光伏發(fā)電的效率進行判斷,另外還可以成為以后建造光伏發(fā)電的選址上提供重要的依據(jù).但是PC服務器體積大,攜帶不便,干擾能力差,所以PC服務器無法在露天及光伏發(fā)電現(xiàn)場工

3、作.而單片機具有運算速度快,體積研究了其他很多環(huán)境參數(shù)的檢測設備的基礎上,研發(fā)了基于RS一nO'螂P)P'DlPIllIQ)pclIJtDellmI錨/o璩),IDc3)mINOSI/O'pel'Dc3,114I加蓐O)pc.'D0¨I,M(nLl,r0sc"p偽I|鰳舶7I疆L塒I,Do,WC,DlC腫lC,D2郵l衛(wèi)l,mtta),D暖C枷'PD$till帥)6嫻l,D70aC1)hl0I?"CL-=,_L!Cl圖1下位機總原理圖-=MAX4$.,cCPA圖2通信接口原理圖485通信和單片機的太陽能光伏組件溫度采

4、集監(jiān)測系統(tǒng).1,系統(tǒng)的組成系統(tǒng)分為兩部分:上位機和下位機.上位機由PC機擔任,主要承擔數(shù)據(jù)的存儲與查詢,實現(xiàn)對太陽能光伏各組件背板和表面溫度數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理.下位機主要有ATMEGA8L單片機,溫度傳感器集的溫度數(shù)字信號傳給單片機,然后通過RS一485通信讓信號由下的多樣性及全面性,系統(tǒng)采集各種材料的太陽能電池板的背板和表外系統(tǒng)也可以根據(jù)不同的要求隨時擴展更多的采集點.2,下位機的硬件設計下位機主要由電源,微處理器,溫度傳感器,RS-485通信接口組成.主要完成溫度的采集和傳輸數(shù)據(jù)給上位機.本系統(tǒng)使用的是處理器是AVR的ATMEGA8L,因為它具有高l中使用的溫度傳感器是DALLAS公司的DS1

5、8B20,DS18B20是一種一線制數(shù)字溫度傳感器,它具有3引腳小體積封裝形式,溫度測量范圍是一55C+125E,它要求的電源供電范圍是3V5.5V,可編程,被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出.溫度采集系統(tǒng)中微處理器ATMEGA8L與溫度傳感器DS18B20所需要的供電電壓為5V,所以需要把市電220V的交流電通過降壓,首先是采用一個小型的變壓器將220V的市電降壓成12V的交流電,然后采用的是L7805CV芯片,它能將12V的交流電降壓并穩(wěn)壓Nsv的直流電供給微處理器ATMEGA48與溫度傳感器DS18B20.3,數(shù)據(jù)通信接口設計3,1通信接口硬件設計采集系統(tǒng)的通信包括兩個部分,一

6、是上位機對下位機地址的查每個下位機都有一個地址碼,因此上位控制機首先要讀取這些地址碼后才能依照地址對下位機進行輪流控制.由于RS-232是傳輸距離有限,存在只能進行距離不超過15m的數(shù)據(jù)傳送的缺點.為了克服這一缺點,實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)通信,本文結構簡單,價格低廉,通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當?shù)葍?yōu)點,因此被廣泛使用與儀器儀表,智能化傳感器集散控制,樓宇控制,監(jiān)控報警等領域.通信接口原理圖如圖2.溫度采集系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)庫為串口波特率為9600,上位機的數(shù)據(jù)格式一共有5個字節(jié).例如,AA0300FFFF,第一個字節(jié)AA為下位機的設備號,第二個字節(jié)為功能碼,03表示上位機讀取下位通信技術主程序開始Jrl定時

7、器l初始化,設置波特率I上l初始化串行口控制寄存器上l設置接收和發(fā)送指針上開中斷,等待中斷圖3下位機程序設計框圖機寄存器的數(shù)據(jù),第三個字節(jié)為數(shù)據(jù)的長度,在此數(shù)據(jù)長度為0,第四,五字節(jié)分別為CRC16校驗碼的高字節(jié)和低字節(jié).響應數(shù)據(jù)格式一共有7個字節(jié),例如,AA03020112FFFF,第一個字節(jié)為下位機的設備號AA,第二個字節(jié)為功能碼,03表示上位機讀取下位機寄存器的數(shù)據(jù).第三個字節(jié)為數(shù)據(jù)的長度,在此數(shù)據(jù)長度為02,有兩個字節(jié)來表示溫度第四個字節(jié)為溫度高字節(jié)LH,第五個字節(jié)為溫度的低字節(jié)T_L,實際的溫度值為T=(256T.H+T_上)/1,第六,七字節(jié)分別為CRC16校驗碼的高字節(jié)和低字節(jié).

8、4,軟件單元的設計為了方便程序調試和提高可靠性,軟件單元采用模塊化結構設機上電后即開始循環(huán)執(zhí)行不同地址的溫度采集點測量程序,為降低中斷子服務軟件框圖.上位機計算機采用面向對象的可視化集成編程語言Microsoft推出的SQLServer2008.上位機軟件系統(tǒng)主要是由系統(tǒng)參數(shù)設定,上接第49頁溫度數(shù)據(jù)實時采集監(jiān)控,數(shù)據(jù)的歷史查詢,數(shù)據(jù)的修改,數(shù)據(jù)的導入導出五大模塊組成.5,結語在傳統(tǒng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上,根據(jù)光伏發(fā)電材料的發(fā)展,設計了基于RS-485通信的光伏發(fā)電環(huán)境溫度采集檢測系統(tǒng).(1)通過對不同材料的光伏發(fā)電設備的溫度采集監(jiān)控,可以通過對采集到的溫度數(shù)據(jù)與光伏發(fā)電的發(fā)電量數(shù)據(jù)進行對比和研

9、究,對發(fā)電效率的提高與發(fā)電量的預報有重大貢獻.(2)當更多光伏發(fā)電新型材料和發(fā)電地點的增加,溫度采集點也需要增加時,僅需要增加下位機的個數(shù),不會影響整個系統(tǒng)的軟硬件,增刪非常簡便.參考文獻1趙玉文.光伏發(fā)電是未來最重要的戰(zhàn)略能源.中山大學講座,2004,1O.2余國衛(wèi).基于單片機的溫室自動控制系統(tǒng)J.微處理機.2008(6):159-161.3趙健.基于傳感器DSl8B20的溫室測溫系統(tǒng)設計J.安徽農(nóng)業(yè)科學,2008.36(25):11140-11142.4達新宇.數(shù)據(jù)通信原理與技術H.電子工業(yè)出版社,2010.5孫曉云.接口與通信技術原理與應用H.中國電力出版社,2007.4晏斌,王進.無線

10、局域網(wǎng)技術及其未來應用J.計算機系統(tǒng)應個技術,是對有線局域網(wǎng)的一個補充.雖然還存在很多不足之處,但是隨著技術的進步與創(chuàng)新,無線局域網(wǎng)技術將逐漸走進人們的生活,引領著社會信息化進程.在不久的將來,無線局域網(wǎng)技術必將成為開啟人類自由信息時代的主力軍.參考文獻1FrankOhrtman.KonradRocder.Wi-Fihandbook.Building802.1IbWirelessNetworksM.McGraw-HillProfessiona.2003:2082易龍.無線技術應用發(fā)展未來趨勢大預測DB/OL, :llwww /jcontentY2010-09/02/content1._79826htm2010-09-023王順滿,陶然等編著.無線局域網(wǎng)絡技術與安全H.機械工業(yè)出版社.2005.9:6.用.2003年O8期.5包麗紅,陳克非