太陽能無人值守供電站無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

【摘要】：隨著太陽能光伏電站在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其電站參數(shù)檢測、安全防范的重要性日益突顯。本文設(shè)計了一種具有多參數(shù)監(jiān)控、廣信號覆蓋、多數(shù)據(jù)采集、各系統(tǒng)相融合特點的遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)。論文的主要內(nèi)容包含以下幾方面： 1)研究了太陽能供電站監(jiān)控需求、安全保護問題以及各種監(jiān)控方式特點,提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。采用嵌入式處理器和通用計算機以及移動終端相結(jié)合,GPRS和INTERNET相結(jié)合的方式構(gòu)成了雙環(huán)智能控制系統(tǒng)。 2)設(shè)計了基于嵌入式技術(shù)的智能測控前端。前端由周界環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、遙視系統(tǒng)、安防報警系統(tǒng)、電量參數(shù)采集系統(tǒng)組成,并形成很好的聯(lián)動,該前端滿足對供電參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、周界環(huán)境、視頻圖像的監(jiān)控需求。 3)探討了系統(tǒng)智能性、可靠性和實時性相關(guān)解決方案。采用多傳感器數(shù)據(jù)加權(quán)融合方法提高系統(tǒng)智能性和數(shù)據(jù)可靠性；硬件上增加濾波電路、隔離電路、阻抗匹配電路、感生電壓抑制電路并合理布線,軟件上設(shè)置看門狗并增加冗余指令提高系統(tǒng)抗干擾；算法上采用均值濾波、中值濾波以及指令等級和用戶權(quán)限控制方法提高系統(tǒng)可靠性；采用優(yōu)化協(xié)議、分包校驗、差錯控制技術(shù)以及DMA數(shù)據(jù)通信方式提高數(shù)據(jù)通信速率和系統(tǒng)響應(yīng)速度。 4)深入研究了相關(guān)協(xié)議和國家標準,制定了系統(tǒng)通訊協(xié)議。該協(xié)議傳輸層采用UDP協(xié)議,應(yīng)用層協(xié)議分為命令幀和應(yīng)答幀以及異常幀。協(xié)議中采用安全校驗機制,設(shè)定管理員和普通用戶的分級權(quán)限。同時,充分考慮了系統(tǒng)升級和站點增容相應(yīng)問題,以保持較高的適用性、協(xié)調(diào)性和先進性。 5)完成了系統(tǒng)硬件電路原理圖設(shè)計、PCB調(diào)試以及軟件程序設(shè)計和調(diào)試。硬件上以STM32F微處理器為核心設(shè)計了各個模塊電路。軟件上完成了數(shù)據(jù)采集處理、智能控制程序以及通訊程序,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集存儲和無線通信。驗證了系統(tǒng)性能,并提出了下一步工作任務(wù)。 【關(guān)鍵詞】：光伏電站 無線監(jiān)控 GPRS 無人值守供電站 通訊協(xié)議 ARM Cortex-M3
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM615;TM76
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.1.1 課題的研究背景8-9
• 1.1.2 課題的研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 課題研究的主要結(jié)構(gòu)和內(nèi)容11-13
• 2 常見通訊方式和GPRS通訊技術(shù)13-20
• 2.1 常見的監(jiān)控系統(tǒng)通訊方式13-16
• 2.1.1 有線監(jiān)控方式13-14
• 2.1.2 無線監(jiān)控方式14-16
• 2.2 GPRS通訊技術(shù)16-20
• 2.2.1 GPRS網(wǎng)絡(luò)組成16-17
• 2.2.2 GPRS通訊過程17-18
• 2.2.3 GPRS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡介18-20
• 3 系統(tǒng)總體方案和關(guān)鍵技術(shù)20-41
• 3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計20-23
• 3.2 關(guān)鍵技術(shù)23-41
• 3.2.1 系統(tǒng)組網(wǎng)方式23-25
• 3.2.2 系統(tǒng)傳輸層協(xié)議和應(yīng)用層協(xié)議25-35
• 3.2.3 系統(tǒng)智能性問題及解決方案35-36
• 3.2.4 系統(tǒng)可靠性問題及解決方案36-39
• 3.2.5 系統(tǒng)實時性問題及解決方案39-41
• 4 前端遠程測控單元硬件電路設(shè)計41-59
• 4.1 供電以及參考源電路41-43
• 4.2 主控芯片STM32F及外圍系統(tǒng)電路43-47
• 4.3 傳感器采集電路及數(shù)字量輸入電路47-51
• 4.4 數(shù)字量輸出接口電路51-52
• 4.5 大容量存儲器接口電路52-53
• 4.6 圖像數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)采集電路53-54
• 4.7 無線通信電路54-55
• 4.8 外部設(shè)備通訊電路55-56
• 4.9 安防報警電路56-59
• 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計59-74
• 5.1 開發(fā)語言及環(huán)境59-60
• 5.2 前端RTU終端主程序設(shè)計60-62
• 5.3 圖像采集模塊程序62-63
• 5.4 基于Modbus的供發(fā)電數(shù)據(jù)采集程序63-65
• 5.4.1 Modbus工作原理及其狀態(tài)流程63-64
• 5.4.2 供發(fā)電數(shù)據(jù)采集64-65
• 5.5 大容量存儲器數(shù)據(jù)存取程序65-66
• 5.6 GPS地理數(shù)據(jù)讀取程序66-68
• 5.7 傳感器數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理程序68-69
• 5.8 GPRS無線數(shù)據(jù)發(fā)送程序69-72
• 5.9 SMS短消息發(fā)送程序72-74
• 6 實驗結(jié)果分析74-77
• 6.1 通訊和圖像數(shù)據(jù)采集實驗74-75
• 6.2 安防監(jiān)控報警實驗75-76
• 6.3 實驗結(jié)論76-77
• 7 結(jié)論77-80
• 7.1 論文主要完成的工作77
• 7.2 論文的創(chuàng)新點77-78
• 7.3 不足與完善78
• 7.4 展望78-80
• 參考文獻80-83
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文83-84
• 致謝84-87
• 附錄87-94

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