專利名稱：一種具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控儀，屬于光伏發(fā)電監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全球性能源危機(jī)及環(huán)境污染問(wèn)題愈演愈烈，太陽(yáng)能以其清潔無(wú)污染、取之不盡用之不竭的優(yōu)勢(shì)成為了可再生能源的“寵兒”。太陽(yáng)能光伏發(fā)電站系統(tǒng)通常包括太陽(yáng)能電池陣列、光伏逆變器、功率調(diào)節(jié)裝置、儲(chǔ)能裝置(并網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)有時(shí)可以略去)及監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)是連接用戶與光伏發(fā)電系統(tǒng)的橋梁，是用戶監(jiān)視光伏電站工作狀態(tài)和對(duì)光伏電站進(jìn)行操作的平臺(tái)。目前，光伏發(fā)電站的監(jiān)控系統(tǒng)一般都包括下端網(wǎng)絡(luò)和上端網(wǎng)絡(luò)兩部分。下端網(wǎng)絡(luò)一般包括光伏陣列、環(huán)境檢測(cè)單元、下位機(jī)控制器及儲(chǔ)能單元等。上端網(wǎng)絡(luò)主要包括上位監(jiān)控機(jī)、遠(yuǎn)程控制機(jī)、Internet及網(wǎng)絡(luò)用戶等。但是就國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)的大型光伏發(fā)電系統(tǒng)數(shù)量較少，大多數(shù)都是戶用型或是高校等研究機(jī)構(gòu)建立的實(shí)驗(yàn)用小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)于這樣的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力興建大型的監(jiān)控系統(tǒng)顯然會(huì)造成資源浪費(fèi)。對(duì)于這樣的小型系統(tǒng)而言需要的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低的光伏監(jiān)控儀。但是，現(xiàn)有的一些小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)只關(guān)注對(duì)光伏電池板所處的環(huán)境狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，獲得的大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一般是存貯在監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，后續(xù)對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理及使用比較缺乏，對(duì)這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后可以實(shí)現(xiàn)就整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量的預(yù)測(cè)，這樣光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅僅具有監(jiān)測(cè)功能同時(shí)也具有對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的管理功能，使得監(jiān)控系統(tǒng)的功能更加完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種準(zhǔn)確性更高、實(shí)用性更強(qiáng)、成本更低的具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏監(jiān)控儀。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏監(jiān)控儀，其特征在于，至少包括:信號(hào)采集及調(diào)理模塊，至少用于采集環(huán)境溫度、組件溫度、風(fēng)速、太陽(yáng)輻照量、光伏陣列的輸出電流、光伏整列的輸出電壓；主控芯片模塊及與其相連的通訊接口模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊，主控芯片模塊用于接收并處理通過(guò)信號(hào)采集及調(diào)理模塊采集到的數(shù)據(jù)，并控制整個(gè)監(jiān)控儀在獨(dú)立模式和通訊模式之間切換；當(dāng)監(jiān)控儀工作于獨(dú)立模式時(shí)，主控芯片主要完成以下工作:接收信號(hào)采集及調(diào)理模塊采集到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，計(jì)算當(dāng)日發(fā)電量并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，根據(jù)監(jiān)測(cè)得到的歷史數(shù)據(jù)及計(jì)算得到的歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)對(duì)后期發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)。此外，控制液晶顯示模塊實(shí)現(xiàn)發(fā)電量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及發(fā)電量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示；當(dāng)監(jiān)控儀工作于通訊模式時(shí)，通過(guò)擴(kuò)展通訊接口模塊后，主控芯片模塊可以控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)控儀與上位機(jī)監(jiān)控中心的通訊，并在上位機(jī)中接收下端網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)后期發(fā)電量的預(yù)測(cè)；電源模塊，為信號(hào)采集及調(diào)理模塊、主控芯片模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及通訊接ロ模塊提供電源。優(yōu)選地，所述信號(hào)采集及調(diào)理模塊至少包括環(huán)境溫度傳感器、組件溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、太陽(yáng)輻照量傳感器、電流檢測(cè)及調(diào)理電路、電壓檢測(cè)及調(diào)理電路，環(huán)境溫度傳感器與組件溫度傳感器連接各自的調(diào)理電路后與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊連接所述主控芯片模塊，風(fēng)速傳感器與輻照量傳感器連接各自的調(diào)理電路后直接與所述主控芯片模塊相連，電流檢測(cè)及調(diào)理電路與電壓檢測(cè)及調(diào)理電路直接對(duì)光伏陣列的輸出電流與輸出電壓進(jìn)行采樣并調(diào)理后送至所述主控芯片模塊。優(yōu)選地，所述主控芯片模塊選用ST公司的型號(hào)為STR711FR2的ARM32位微處理器，與所述輻照量傳感器相連的調(diào)理電路、所述電流檢測(cè)及調(diào)理電路與所述電壓檢測(cè)及調(diào)理電路的輸出端連接該微處理器的ADC輸入端，與所述風(fēng)速傳感器相連的調(diào)理電路的輸出端連接該微處理器的外部時(shí)鐘輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接該微處理器的SPI端ロ，該微處理器至少可以擴(kuò)展SD卡設(shè)備和/或總線接ロ。優(yōu)選地，所述微處理器通過(guò)外擴(kuò)的所述SD卡設(shè)備讀取監(jiān)控儀監(jiān)測(cè)的歷史數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述通訊接ロ模塊選用通訊控制芯片及采用RS485通訊方式。優(yōu)選地，所述電源模塊至少包括各工作芯片電源単元、外部電源接ロ及調(diào)理單元、電源管理芯片單元，外部電源通過(guò)外部電源接ロ及調(diào)理單元輸入并調(diào)理，由電源管理芯片単元將調(diào)理后的電源轉(zhuǎn)換為不同的工作電源電壓，不同的工作電源電壓輸出后為液晶顯示屏及其他芯片提供電源。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):較完整地實(shí)現(xiàn)了對(duì)光伏系統(tǒng)所處環(huán)境相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，這些環(huán)境相關(guān)參數(shù)包括:環(huán)境溫度、風(fēng)速及太陽(yáng)輻照量等，本發(fā)明還可以對(duì)組件溫度、光伏陣列輸出電壓、電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本發(fā)明可以利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的后期發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)。此外，本發(fā)明具有獨(dú)立模式和通訊模式兩種工作模式，獨(dú)立模式適用于戶用型或?qū)嶒?yàn)用小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，通訊模式適用于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)中對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求較高的下端網(wǎng)絡(luò)中。綜上所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活、適用性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)、低成本的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2A是本發(fā)明的軟件控制程序總體框圖；圖2B是本發(fā)明的獨(dú)立模式子程序框圖；圖2C是本發(fā)明的通訊模式子程序框圖；圖3是發(fā)電量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖4是本發(fā)明的發(fā)電量預(yù)測(cè)子程序的程序框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。應(yīng)該說(shuō)明以下的實(shí)施范例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳范例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗g和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。圖1是本發(fā)明提供的ー種具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏監(jiān)控儀的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，包括信號(hào)采集及調(diào)理模塊、電源模塊、主控芯片模塊、通訊接ロ模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及液晶顯示模塊。信號(hào)采集及調(diào)理模塊包括環(huán)境溫度傳感器、組件溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、太陽(yáng)輻照量傳感器、電流檢測(cè)及調(diào)理電路、電壓檢測(cè)及調(diào)理電路。在本實(shí)施例中，環(huán)境溫度傳感器與組件溫度傳感器均采用的是PT100，PT100由A/D轉(zhuǎn)換芯片為其提供恒流源。PT100兩端輸出電壓經(jīng)過(guò)各自的調(diào)理電路調(diào)理后接入A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之后再接入主控芯片模塊的SPIO引腳輸入端。輻照量傳感器采用的是ー塊標(biāo)準(zhǔn)的太陽(yáng)能電池板作為基準(zhǔn)，太陽(yáng)電池板兩端的短路電流經(jīng)過(guò)采樣電阻進(jìn)行采樣，再經(jīng)過(guò)濾波及集成雙運(yùn)放放大之后與主控芯片模塊的ADO通道模擬量輸入端ロ連接，在主控芯片模塊內(nèi)根據(jù)短路電流與太陽(yáng)輻照量之間成正比的關(guān)系，編寫(xiě)程序采用分段控制的方法即可計(jì)算出太陽(yáng)輻照量。風(fēng)速傳感器采用的是風(fēng)速儀，風(fēng)速儀在風(fēng)的作用下產(chǎn)生感生電流，感生電流經(jīng)過(guò)濾波后再經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器變成標(biāo)準(zhǔn)的方波后接入主控芯片模塊的外部時(shí)鐘輸入端，在主控芯片模塊內(nèi)根據(jù)風(fēng)速與感生電流頻率之間成正比的關(guān)系，編寫(xiě)程序則可以完成風(fēng)速的測(cè)量。光伏陣列輸出電流的檢測(cè)首先是將輸出電流經(jīng)過(guò)霍爾電流傳感器，再通過(guò)采樣電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后再將電壓信號(hào)通過(guò)電壓跟隨器完成隔離濾波，最后經(jīng)過(guò)限流電阻后接入到主控芯片模塊的ADl通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；光伏陣列輸出電壓的檢測(cè)為了兼顧成本和精度問(wèn)題，本實(shí)施例中不使用傳感器，直接將輸出電壓經(jīng)過(guò)光電耦合隔離器之后再接入與電流調(diào)理電路相似的調(diào)理電路之后接入到主控芯片模塊的AD2通道完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。電源模塊包括3部分:各工作芯片電源部分、外部12V電源接ロ電路及調(diào)理部分、電源管理芯片部分。外部12V電源接ロ電路及調(diào)理部分包括EMI濾波器、瞬態(tài)ニ極管及普通ニ極管。本實(shí)施例子中的監(jiān)控儀采用外接12V電源向系統(tǒng)供電，首先通過(guò)調(diào)理電路進(jìn)行濾波、保護(hù)等操作。濾波采用的是EMI濾波器，作用是濾除共模、差分模干擾；瞬態(tài)抑制ニ極管的作用是保護(hù)后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊；ニ極管主要是起隔離的作用。使用兩塊電源管理芯片，將12V的外接電源電壓分別轉(zhuǎn)換為5V和3.3V分別給液晶顯示屏和其他芯片供電。主控芯片模塊采用的是ST公司的型號(hào)為STR711FR2的ARM32位微處理器，在本發(fā)明的軟件設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了該微處理器的部分資源，便于在本監(jiān)控儀上添加SD卡設(shè)備及總線接ロ等。在通訊通道的選擇上使用了 SP10、SPI1及UART0。其中，SPIO通道與A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行通訊，SPIl通道與存儲(chǔ)芯片進(jìn)行通訊，UARTO與通訊控制芯片連接進(jìn)行通訊。在本監(jiān)控儀上擴(kuò)展SD卡設(shè)備之后通過(guò)SD卡可以將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)讀入到電腦中。通訊接ロ模塊采用RS485通訊方式，這種通訊方式的通用性強(qiáng)，便于對(duì)通訊接ロ進(jìn)行擴(kuò)展。可以選用芯片作為通訊控制芯片，通訊控制芯片與微處理器的通用異步接收端UARTO進(jìn)行通訊。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用EEPROM存儲(chǔ)芯片完成系統(tǒng)的儲(chǔ)存功能，存儲(chǔ)芯片與微處理器的SPIl接ロ連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。
液晶顯示模塊是采用通用的液晶顯示屏，用以顯示發(fā)電量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。本發(fā)明具有兩種工作模式:獨(dú)立模式和通訊模式。工作于獨(dú)立模式時(shí)，可以通過(guò)擴(kuò)展SD卡讀取相關(guān)監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)，液晶顯示器顯示發(fā)電量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，該模式適用于戶用型或者實(shí)驗(yàn)用小型光伏發(fā)電系統(tǒng)；工作于通訊模式時(shí)，本發(fā)明成為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的下端網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)通訊接口模塊擴(kuò)展可以實(shí)現(xiàn)下端網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)監(jiān)控中心的通訊，該模式適用于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控要求較高的場(chǎng)合。兩種模式之間的切換是通過(guò)本發(fā)明中設(shè)計(jì)的切換按鈕及由主控芯片通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)的。圖2A是本發(fā)明中的軟件控制程序框圖。系統(tǒng)初始化后，首先判斷新的一天是否開(kāi)始，新的一天開(kāi)始之后檢測(cè)此時(shí)用戶選擇的運(yùn)行模式。根據(jù)檢測(cè)的用戶運(yùn)行模式選擇結(jié)果，執(zhí)行相應(yīng)運(yùn)行模式的子程序。當(dāng)判斷得到一天結(jié)束時(shí)，主控芯片模塊調(diào)用植入到微處理器中具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，用監(jiān)測(cè)的環(huán)境參數(shù)歷史數(shù)據(jù)及實(shí)測(cè)發(fā)電量歷史數(shù)據(jù)對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型進(jìn)行訓(xùn)練，然后對(duì)第二天的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到的第二天24個(gè)時(shí)刻的發(fā)電量數(shù)據(jù)首先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片中以備后用，然后送往液晶顯示屏與從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中讀出的當(dāng)日發(fā)電量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)一起進(jìn)行顯示。圖2B是獨(dú)立模式子程序，其運(yùn)行過(guò)程如下:啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間為n，即是間隔n時(shí)間對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行一次采集。達(dá)到定時(shí)n時(shí)間之后，開(kāi)始執(zhí)行組件溫度、環(huán)境溫度、太陽(yáng)輻照量、風(fēng)速、光伏陣列輸出電流及電壓等監(jiān)測(cè)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的采集及處理子程序，參數(shù)采集完成之后計(jì)算發(fā)電量計(jì)算及進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括組件溫度、環(huán)境溫度、太陽(yáng)輻照量、風(fēng)速及發(fā)電功率。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完成之后開(kāi)始下一個(gè)參數(shù)采集間隔時(shí)間的定時(shí)，達(dá)到定時(shí)時(shí)間n之后又開(kāi)始執(zhí)行相關(guān)的參數(shù)采集及處理子程序，如此循環(huán)，直到主程序判斷一天結(jié)束之時(shí)為止。圖2C是通訊模式子程序，其運(yùn)行過(guò)程如下:進(jìn)入通訊模式之后首先設(shè)置串行口中斷為高優(yōu)先級(jí)，當(dāng)上位機(jī)監(jiān)控中心發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，優(yōu)先響應(yīng)串行口中斷，根據(jù)上位機(jī)監(jiān)控中心發(fā)出的信號(hào)，判斷信號(hào)的類型，如果是請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)送，則將相應(yīng)存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)發(fā)給上位機(jī)監(jiān)控中心；如果信號(hào)是指令，則按照指令要求執(zhí)行相應(yīng)的子程序，隨后轉(zhuǎn)回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行獨(dú)立模式子程序。其中，本發(fā)明采用的是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型采用96個(gè)輸入變量，其中24個(gè)輸入為前一天24個(gè)時(shí)刻的光伏發(fā)電量歷史數(shù)據(jù)，余下72個(gè)分別是當(dāng)日24個(gè)時(shí)刻的太陽(yáng)輻照量、環(huán)境溫度和風(fēng)速。本模型的輸出節(jié)點(diǎn)有24個(gè)，即是第二日24個(gè)時(shí)刻的光伏發(fā)電量。將具有這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)電量預(yù)測(cè)模型植入到主控芯片模塊中。其中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練流程如圖4所示?；玖鞒倘缦?1)從監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)中取出24個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，接著進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，歸一化處理之后將數(shù)據(jù)輸入到網(wǎng)絡(luò)中；2)由網(wǎng)絡(luò)分別計(jì)算各層節(jié)點(diǎn)的輸出；3)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出和期望輸出的誤差。4)從輸出層反向計(jì)算到第一隱層，根據(jù)一定原則向減小誤差方向調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)連接權(quán)值。5)對(duì)訓(xùn)練樣例集中的每一個(gè)樣例重復(fù)以上步驟，直到對(duì)整個(gè)訓(xùn)練樣集的誤差達(dá)到要求為止。
權(quán)利要求
1.ー種具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏監(jiān)控儀，其特征在于，至少包括: 信號(hào)采集及調(diào)理模塊，至少用于采集及調(diào)理環(huán)境溫度、、風(fēng)速、組件溫度、光伏陣列的輸出電流、光伏整列的輸出電壓等信號(hào)； 主控芯片模塊及與其相連的通訊接ロ模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊，主控芯片模塊用于接收并處理通過(guò)信號(hào)采集及調(diào)理模塊采集到的數(shù)據(jù)，并控制監(jiān)控儀在獨(dú)立模式和通訊模式之間切換；當(dāng)監(jiān)控儀工作于獨(dú)立模式吋，由主控芯片模塊實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)采集及調(diào)理模塊采集到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，計(jì)算當(dāng)日發(fā)電量并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，根據(jù)監(jiān)測(cè)得到的歷史數(shù)據(jù)及計(jì)算得到的歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)對(duì)后期發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，此外，控制液晶顯示模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及發(fā)電量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的顯示；當(dāng)監(jiān)控儀工作于通訊模式吋，通過(guò)擴(kuò)展通訊接ロ模塊后，主控芯片模塊控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)控儀與上位機(jī)監(jiān)控中心的通訊，并在上位機(jī)中接收下端網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)后期發(fā)電量的預(yù)測(cè)； 電源模塊，為信號(hào)采集及調(diào)理模塊、主控芯片模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及通訊接ロ模塊提供電源。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏監(jiān)控儀，其特征在于:所述信號(hào)采集及調(diào)理模塊至少包括環(huán)境溫度傳感器、組件溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、電流檢測(cè)及調(diào)理電路、電壓檢測(cè)及調(diào)理電路與輻照量傳感器，環(huán)境溫度傳感器與組件溫度傳感器連接各自的調(diào)理電路后與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊連接所述主控芯片模塊，風(fēng)速傳感器與輻照量傳感器連接各自的調(diào)理電路后直接與所述主控芯片模塊相連，電流檢測(cè)及調(diào)理電路與電壓檢測(cè)及調(diào)理電路直接對(duì)光伏陣列的輸出電流與輸出電壓進(jìn)行采樣后送至所述主控芯片模塊。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏監(jiān)控儀，其特征在于:所述主控芯片模塊選用的ST公司的型號(hào)為STR711FR2的ARM32位微處理器，與所述輻照量傳感器相連的調(diào)理電路、所述電流檢測(cè)及調(diào)理電路與所述電壓檢測(cè)及調(diào)理電路的輸出端連接該微處理器的ADC輸入端，與所述風(fēng)速傳感器相連的調(diào)理電路的輸出端連接該微處理器的外部時(shí)鐘輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接該微處理器的SPI端ロ，該微處理器至少擴(kuò)展SD卡設(shè)備和/或總線接ロ。
4.如權(quán)利要求3所述的ー種具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏監(jiān)控儀，其特征在于:所述微處理器通過(guò)外擴(kuò)的所述SD卡設(shè)備讀取監(jiān)控儀監(jiān)測(cè)的歷史數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的ー種具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏監(jiān)控儀，其特征在于:所述電源模塊至少包括工作芯片電源単元、外部電源接ロ及調(diào)理單元及電源管理芯片單元，外部電源通過(guò)外部電源接ロ及調(diào)理單元輸入并調(diào)理，由電源管理芯片單元將調(diào)理后的電源轉(zhuǎn)換為不同的工作電源電壓，不同的工作電源電壓輸出后為液晶顯示屏及其他芯片提供電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有發(fā)電量預(yù)測(cè)功能的雙模式光伏發(fā)電監(jiān)控儀。本發(fā)明的硬件系統(tǒng)包括信號(hào)采集及調(diào)理模塊、電源模塊、主控芯片模塊、通訊接口模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及液晶顯示模塊。本發(fā)明可根據(jù)前期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)后期發(fā)電量，為監(jiān)控光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及安排電量調(diào)度提供依據(jù)。本發(fā)明具有兩種工作模式獨(dú)立模式和通訊模式。工作于獨(dú)立模式時(shí)，可以通過(guò)擴(kuò)展SD卡讀取相關(guān)監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)，該模式適用于戶用型或者實(shí)驗(yàn)用小型光伏發(fā)電系統(tǒng)；工作于通訊模式時(shí)，本發(fā)明成為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的下端網(wǎng)絡(luò)，該模式適用于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控要求較高的場(chǎng)合。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活、適用性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)、低成本的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103116337SQ20131001452
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者徐洋, 楊潔, 董曉偉, 孫以澤, 陳玉潔 申請(qǐng)人:東華大學(xué), 上海盟津光電科技有限公司