嵌入式光伏电站监控系统的设计与实现

【摘要】：近些年,能源危机不断加重,严重制约着人类自身的发展。太阳能作为可再生、清洁的新型能源受到许多国家的重视,利用江南体育在线直播观看 发电并网已成为当前解决能源危机的重要途径。由于大多光伏电站建在偏远、环境较为恶劣的区域,而且地理位置分布分散,不利于对其管理、监测,对光伏产业的发展有很大阻碍。本文针对光伏电站的现状,应用计算机技术、网络通信技术,设计开发了一套基于嵌入式系统的江南体育在线直播观看 电站监控系统。该监控系统可实现对光伏电站的本地监控和网络远程监控功能,具有实时性好、功能全等优点,适合在实际工程中应用。 本文在光伏电站技术及其监控系统研究现状的基础上,阐述了监控系统的组成和功能。通过对当前主流监控技术的分析,根据实际项目需求,采用ARM9微处理器和Linyx嵌入式操作系统,对系统的软硬件进行了设计及测试与验证。 系统硬件设计中采用AT91RM9200作为监控系统的核心处理器,重点对各单元电路设计过程进行论述,包括AT91RM9200最小系统设计、A/D模数转换电路设计及以太网、CAN及RS485通信接口电路以及SD卡存储电路设计,并对环境参数采集设备进行了选型和接口电路设计。最终,给出包含CPU单元、A/D模数转换单元、通信单元和存储单元的光伏电站监控系统设计方案。 系统软件采用开源、稳定性能好的Linux操作系统作为软件开发设计平台,使处理器的性能得到充分发挥,使得装置通信、数据存储以及系统处理能力更强。本文重点对系统底层的U-Boot和系统内核的裁剪与移植进行分析、论述,对以太网等底层硬件驱动以及以上层应用软件以太网通信进行详细分析、设计。 最后,搭建了系统软硬件测试平台,对相关设计进行了测试验证,并依托上位机平台对系统进行模拟联调,达到了预期效果,验证了设计的可行性。此监控系统相比之前设备,趋于小型化、集成化和模块化,并且在功能上较以前有显著提升,同时预留了数据采样通道,为日后电站的扩充及系统集成和扩展提供了可能。 【关键词】：光伏电站 嵌入式 监控 ARM 以太网
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TP277
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 光伏电站监控系统研究现状及研究意义13-15
• 1.2.1 光伏电站监控系统研究现状13-14
• 1.2.2 光伏电站监控系统研究意义14-15
• 1.3 课题主要研究内容及结构安排15-17
• 1.3.1 论文主要研究内容15-16
• 1.3.2 论文结构安排16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 2 总体方案设计18-28
• 2.1 系统设计的目标与要求18-19
• 2.2 系统设计方案比较19-24
• 2.2.1 设计方案比较19-22
• 2.2.2 嵌入式系统特点22
• 2.2.3 AT91RM9200结构特点22-24
• 2.3 系统总体方案设计24-26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 硬件设计与实现28-54
• 3.1 硬件总体方案28
• 3.2 基于AT91RM9200微处理器的最小系统设计28-34
• 3.2.1 电源电路设计29
• 3.2.2 晶体振荡器电路设计29-30
• 3.2.3 复位电路设计30-31
• 3.2.4 存储器模块设计31-33
• 3.2.5 JTAG接口电路设计33-34
• 3.2.6 UART串行调试接口设计34
• 3.3 A/D模数转换单元电路设计34-42
• 3.3.1 电压、电流转换电路及调理电路设计35-38
• 3.3.2 A/D转换模块电路38-42
• 3.4 系统通信单元及存储电路设计42-49
• 3.4.1 以太网通信接口电路设计43-45
• 3.4.2 CAN通信接口电路设计45-46
• 3.4.3 RS485通信接口电路设计46-48
• 3.4.4 SD卡存储电路设计48-49
• 3.5 传感器电路设计49-52
• 3.5.1 温度传感器电路设计49-50
• 3.5.2 风速风向传感器电路设计50-51
• 3.5.3 辐照采集电路设计51-52
• 3.6 本章小结52-54
• 4 系统软件设计与实现54-74
• 4.1 系统软件总体设计方案54-55
• 4.2 系统开发环境搭建55-58
• 4.2.1 TFTP服务器平台的搭建55-57
• 4.2.2 交叉编译环境的搭建57-58
• 4.3 系统底层软件设计58-73
• 4.3.1 U-Boot的分析和移植58-63
• 4.3.2 内核裁剪与移植63-67
• 4.3.3 驱动程序的设计67-71
• 4.3.4 以太网通讯程序设计71-73
• 4.4 本章小结73-74
• 5 实验测试与验证74-86
• 5.1 测试环境搭建74-75
• 5.1.1 硬件测试环境搭建74-75
• 5.1.2 软件测试环境搭建75
• 5.2 软硬件试验验证75-83
• 5.2.1 系统硬件PCB与实物图75-77
• 5.2.2 U-Boot编译与测试77-78
• 5.2.3 内核实现测试78-79
• 5.2.4 驱动程序的实验测试79-82
• 5.2.5 上层应用程序的测试与验证82-83
• 5.3 系统联调测试83-85
• 5.4 本章小结85-86
• 6 总结与展望86-88
• 参考文献88-90
• 作者简历90-94
• 学位论文数据集94

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

AD7656-1菊花链的多通道数据采集接口设计    温小旭;林知明;辛柒荣;

太阳能并网系统的远程监控软件    王淼;赵双喜;

通用型光伏电站监控系统的研制    黄海宏;朱晶晶;梁平;

光伏电站智能监控系统的研制    李立伟;王英;包书哲;

基于RS-485/422网络的远程数据传输系统    李兴兰,张友根,陶以政,潘振显

江南体育在线直播观看 产业发展的新思考    赵玉文;

基于GM8123的串口扩展硬件解决方案    孙世君;

全高清车载乘客信息系统平台研制    林锥;王立德;周洁琼;王保华;

数字化变电站中采样值同步技术研究    殷志良;

基于AT91RM9200的嵌入式Linux驱动程序的开发    王慧娟;刘立媛;袁全波;

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

光伏电站的远程数据通信及网络监控管理    陈超

并网光伏电站分布式数据采集监测系统的研究    刘莉敏

光伏电站远程监控系统的设计和研究    张海良

光伏并网的原理及其电站监测系统模块设计    彭江

江南体育在线直播观看 发电单元综合监控系统的研究与设计    郭莉

分布式配电自动化系统的研究    陈玉,温阳东

110kV数字变电站发展趋势    庞红梅;李淮海;张志鑫;周海雁;

CAN总线技术在智能楼宇通信中的应用    颜自勇;

CAN总线在安全监控系统传输中的应用    孔莉芳;张虹;

一种嵌入式远程监控系统的设计    谢东;温阳东;毕锐;周松林;

基于CAN总线的楼宇智能监控报警系统研究与设计    赵雨斌;苗满香;陈宇;

基于双单片机的通用报警监控系统设计    杨柳;黄学武;郑华耀;

基于CAN总线的机车LCU通信系统设计    温阳东,邹伟

基于嵌入式系统的智能家居网络实现    曹建刚;王鸣;

基于嵌入式系统的CAN总线汽车组合仪表的研究    张海清;陈永煌;朱晖;

汽车总线通信技术的原理和应用    胡伟;付世生;熊小猛;

纯电动汽车泊车雷达系统设计    胡杰强;王智晶;

纯电动汽车泊车雷达系统设计    胡杰强;王智晶;

一种自然柔顺式光伏太阳能电池智能控制系统    董静;孙凤池;武涛;

船舶自动化机舱CAN总线控制系统    许明华;

基于CAN总线的气动系统研究    马俊功;段锦良;陈娟;

基于CAN总线的液压混合动力车控制系统设计    李世刚;谭彧;谢斌;

DSP嵌入式网络控制系统设计    张旭;

数字化操控系统中CAN总线的信息可调度性分析    王宇;侯朝桢;

基于ARM的车载显示系统的设计与实现    刘汉峰;吴友宇;

矿井封闭火区救灾辅助决策系统研发    付文俊

基于ARM的双丝脉冲MIG高速焊分布式控制系统的研究    张红兵

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

客车行驶稳定性控制的关键技术研究    褚端峰

液压挖掘机并联式混合动力系统控制策略研究    林潇

大功率机车柴油机时间控制式燃油喷射控制系统研究    王苏敬

光伏发电高效利用的关键技术研究    肖华锋

飞行模拟器的计算机系统实时调度与通信关键技术研究    郑书朋

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

混合驱动水下滑翔器动力学建模及运动控制研究    孙秀军

基于嵌入式系统的CAN总线汽车组合仪表的研究    张海清

基于SOC估计算法的电动汽车充电器设计    余熠

基于嵌入式技术的高精度程控直流电源的研究    张良清

基于DSP的VS1-12/M型永磁真空断路器同步控制系统的研究    刘经纬

江南体育在线直播观看 发电单相并网逆变器研究    李本元

农电自动抄表技术研究    张睿

变电站安全运行管理信息系统研究与应用    邢煜

注塑机械手控制系统设计研究    丁鉴彬

基于ARM的以太网转换器研究及应用    叶智祥

基于CAN总线的纺织小张力智能传感器的研究    葛松林

EMI滤波器和开关电源防护设计    区健昌

单相PWM整流器主电路参数选择探讨    唐丽丽,郑琼林

人类理想的新能源——太阳能发电    陈幼松

电动车组PWM整流器—逆变器系统的防脉动控制    仲田清,易厚梅

延长独立光伏电站蓄电池使用寿命的措施探讨    陈慧玲

利用霍尔传感器芯片设计直流电流检测电路    邓重一

MCS-51单片机对步进电机控制的实现    曾崧;

基于Winsock的远程数据传输    樊伟;周正国;

常见的串行通讯接口标准    周修理,杨方,陈萍

滞环控制变流器的开关频率研究    张加胜,郝荣泰

光伏水泵系统及其控制的研究    苏建徽

江南体育在线直播观看 并网发电系统的研究    赵为

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

微波中继站太阳能供电远程监控系统的设计与研究    高秀伟

具有组合功能的智能化通用正弦逆变电源的研制    刘慧文

逆变电源控制方案的研究与实现    李志江

并网光伏电站分布式数据采集监测系统的研究    刘莉敏

新型同步发电机PWM励磁调节器的研究    郭宝玥

SPWM逆变器带极点配置的重复控制研究    田斌

独立光伏发电的自动跟踪系统    刘莫尘

光伏电站远程监控系统的设计和研究    张海良

太阳能利用的跟踪与聚集系统研究    张宝星

超大规模荒漠并网光伏电站的建设    廖华;许洪华;

青海省独立光伏电站运行维护管理经验    陈慧玲;

青海省光伏电站所面临的挑战与对策    石坚;

独立村落光伏电站系统运行及使用的调研与分析(2)——村落光伏电站机手的调研与分析    陈东兵;马胜红;张亚彬;陈光明;董文娟;

并网光伏电站动态建模及仿真分析    李晶;许洪华;赵海翔;彭燕昌;

考虑电网安全稳定约束的光伏电站最大安装容量计算与分析    王一波;李晶;许洪华;

独立光伏电站太阳场地的评价    马勇刚;张跃;曾丽琴;

发改委称国家将在甘肃建首个大型沙漠光伏电站    

美国亚利桑那州立大学建立光伏电站    

山区光伏电站日常维护与管理    宋书伟;

乌兰并网光伏电站设计体会    杨建;杨宇东;胡会永;史红丽;

光伏电站接入电网影响分析    顾文;王红星;徐敦彬;陈士军;

上海崇明前卫江南体育在线直播观看 电站的运行实践和成果    潘捷;任浩翰;戴成鸿;周彬;

分布式光伏电站的数据采集研究    许颖文;陆成;

中德财政合作青海太阳能项目光伏电站设计与运行    刘宏;李田珍;岳兴华;

基于机理模型的并网光伏电站实时效率分析    陈祥;

基于机理模型的并网光伏电站实时效率分析    陈祥;

光伏电站与配电网谐波交互影响    谢宁;罗安;马伏军;陈燕东;帅智康;

光伏电站信息化管理系统研发    王民浩;谢小平;余荣祖;王霁雪;郭雁珩;易跃春;杨存龙;魏显贵;李伟宏;原向阳;曹海滨;庞秀岚;

大型并网光伏电站的设计与探讨    陈祥;

光伏电站开发成本有望降低    记者 王文嫣

业界“点赞”规范光伏电站投资开发新政    本报记者 赵汀

边远地区独立光伏电站后期维护费用应尽快落实    记者 蒙华 刘荣慧

国内首个荒漠化并网光伏电站建成    李满福

青海百科10兆瓦并网光伏电站开工    记者 王志远

气候论证曹妃甸光伏电站工程    记者 邢开成　通讯员 顾光芹

山东最大光伏电站在济落户    记者 杨镇

全国最大屋顶光伏电站在杭州落成    记者 方云伟

特呈将建全省首个大型光伏电站    记者 肖胤　通讯员 李弥园

阜宁屋顶光伏电站并网发电    施玉森　杨树立

电网接纳光伏电站并网运行的适应性及对策研究    李乃永

大型光伏电站逆变器并网控制策略及稳定性分析    杨明

计及相关性的含风电场和光伏电站电力系统可靠性评估    秦志龙

并网光伏电站模型及其运行特性研究    许晓艳

大规模光伏电站建模及外特性研究    王旭阳

基于物联网分布式楼宇光伏电站监控系统设计    柳希广

计及相关性的光伏电站容量可信度评估    高英

光伏电站接入孤立电网的优化运行与稳定性研究    侯磊

大型光伏电站接入对内蒙电网影响的研究    李伟

大型光伏电站接入电网的技术和特性研究    张琪祁

光伏电站检测系统的研究    方白

并网光伏电站的电能质量评估及运行特性分析    叶金根

光伏电站有功功率控制策略研究    李烨