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光伏电站远程监控系统的设计和研究

作　者: 张海良
导　师: 路正午；刘福才
学　校: 燕山大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 光伏电站远程监控单片机串行通讯 Visual C++6.0 Modem
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

光伏发电技术是一项优化未来能源构成的高新发电技术,目前,光伏电站系统是解决我国无电地区广大农牧民生活用电和微波中继站等供电的重要方式,针对这些边远地区光伏电站不易值守的问题,本文设计了一种利用VC开发Modem通信来实施远程监控的系统。本文首先对光伏电站远程监控系统进行了总体设计,介绍了光伏电站远程监控系统的基本组成和工作原理,根据光伏电站的控制需求,选取了89C51单片机作为光伏电站系统的智能控制器。重点研究了该控制器的硬件设计和软件实现,实现了对系统的运行状态的监控和参数的实时采集,并具备状态显示和参数设定等功能。其次,阐述了PC机和单片机的串行通信原理,给出了系统设计中的串行通讯协议,重点叙述了基于Visual C++6.0中MSComm通信控件实现本系统串行通信的原理和软件设计。基于现有的公用电话网络,采用Modem通信技术实现PC机对光伏电站运行的远程监控。再次,基于Visual C++6.0设计了上位机的人机界面。通过界面可以实现光伏电站运行参数和状态的实时显示、通讯设置、实时曲线绘制、历史数据查询和状态远程监控等功能。另外,当电站运行出现故障或监测量超限时,能弹出告警窗口,可进行告警确认。最后在实验室环境下对系统进行了模拟调试,系统运行良好,能够达到远程数据采集和状态监控的预期目的。另外,结合无线数传电台和GPRS技术,提出了两种光伏电站远程监控系统设计新方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-18
  1.1 光伏发电的发展状况和前景  11-14
  1.2 光伏发电系统监控技术国内外发展现状  14-15
  1.3 课题的目的和意义  15-17
  1.4 本文的主要研究内容  17-18
第2章光伏电站远程监控系统的总体设计  18-26
  2.1 引言  18
  2.2 光伏电站监控系统的总体设计  18-25
    2.2.1 远程监控系统的组成和原理  18-19
    2.2.2 负载指标的确定  19-20
    2.2.3 太阳能电池方阵的设计和安装  20-22
    2.2.4 蓄电池的选取  22-24
    2.2.5 光伏电站单片机控制器的选取  24-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章光伏电站单片机控制器的设计  26-45
  3.1 引言  26
  3.2 单片机控制器硬件接口电路设计  26-39
    3.2.1 控制器的硬件结构组成  26-27
    3.2.2 模拟量输入接口电路设计  27-28
    3.2.3 传感器的选择  28-31
    3.2.4 复位和看门狗电路设计  31-32
    3.2.5 蓄电池充放电控制接口电路设计  32-34
    3.2.6 键盘接口电路设计  34-35
    3.2.7 控制器显示接口电路设计  35-36
    3.2.8 控制器时钟芯片  36-38
    3.2.9 控制器串行通讯接口设计  38-39
  3.3 单片机控制器的软件实现  39-43
    3.3.1 主程序设计  40
    3.3.2 数据采集子程序的设计  40
    3.3.3 显示子程序的设计  40-42
    3.3.4 键盘子程序的设计  42-43
    3.3.5 中断子程序的设计  43
  3.4 本章小结  43-45
第4章 PC 机和单片机的串行通讯  45-65
  4.1 引言  45
  4.2 串行通讯的基本原理  45-49
    4.2.1 同步传输和异步传输  45-46
    4.2.2 单工、半双工和全双工通信  46-47
    4.2.3 串行通讯协议  47-48
    4.2.4 串口标准RS-232  48-49
  4.3 单片机的串行通讯  49-52
    4.3.1 串行口的结构  49-51
    4.3.2 波特率的设定  51-52
  4.4 Windows 环境下的 VC 语言串行通讯  52-56
    4.4.1 Visual C++软件简介  52-53
    4.4.2 VC 开发串口通讯三种方法  53-54
    4.4.3 MSComm 控件串口编程  54-56
  4.5 Modem 通信技术  56-58
    4.5.1 Modem 的基本工作原理  56-57
    4.5.2 Modem 通信的规则和标准  57-58
  4.6 PC 机和单片机的远程通讯  58-64
    4.6.1 通讯协议  59
    4.6.2 MSComm 控件实现串口通讯的编程流程  59-64
  4.7 本章小结  64-65
第5章基于VC6.0 的远程监控系统上位机人机界面设计  65-73
  5.1 引言  65
  5.2 系统功能简介  65-66
  5.3 监控系统人机界面的设计  66-72
    5.3.1 监控系统启动界面的设计  66-67
    5.3.2 监控系统主控界面的设计  67-68
    5.3.3 通讯设置界面的设计  68-69
    5.3.4 实时动态曲线界面的设计  69-70
    5.3.5 历史数据界面的设计  70-71
    5.3.6 状态监控和报警界面的设计  71-72
  5.4 本章小结  72-73
第6章系统调试  73-80
  6.1 引言  73
  6.2 单片机控制系统的调试  73-76
  6.3 Modem 的安装和调试  76-77
  6.4 串行通讯波特率误差分析  77-79
    6.4.1 串行通讯允许的波特率误差  77-78
    6.4.2 常见波特率误差  78-79
  6.5 串口调试助手  79
  6.6 本章小结  79-80
第7章基于无线数传电台和GPRS 的光伏电站远程监控系统的设计  80-88
  7.1 引言  80
  7.2 基于无线数传电台的光伏电站远程监控系统的设计  80-84
    7.2.1 系统组成和主要功能  80-81
    7.2.2 光伏电站单片机控制系统的设计  81
    7.2.3 无线数传电台  81-84
  7.3 基于GPRS 的光伏电站远程监控系统的设计  84-87
    7.3.1 系统组成和主要功能  84-85
    7.3.2 GPRS 网络  85-86
    7.3.3 GPRS 无线模块  86
    7.3.4 监控中心  86-87
  7.4 本章小结  87-88
结论  88-89
附录1 单片机控制器硬件电路图(部分)  89-90
附录2 下位机控制程序(部分)  90-105
附录3 上位机监控程序(部分)  105-120
参考文献  120-124
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  124-125
致谢  125-126
作者简介  126

光伏电站远程监控系统的设计和研究

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