CN103986416B - 一种便携式光伏组件监测端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式光伏组件监测端，属于电力检测技术领域。所述的便携式光伏组件监测端，包括数据采集端(1)和数据接收端(2)；数据采集端(1)包括主机盒和测试线，内部电路集成了电源管理模块、MCU模块、Zigbee数据模块及温度、辐照、霍尔电流、电压检测模块，通过拔插接口外接各测试线和地线。本发明承担长周期光伏组件实时监测任务，数据采集端(1)接入光伏组件并采集温度、辐照、霍尔电流、电压数据，通过和数据接收端(2)建立Zigbee通讯网络，将数据传输至PC机，完成数据记录和处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式光伏组件监测端，属于电力检测技术领域。
背景技术
太阳能是一种新型绿色能源，用之不竭，清洁无污染，其开发和利用是当前能源技术发展的必然趋势，对解决能源紧缺、减小环境污染压力具有重大意义。其中，实现太阳光电利用是最理想的清洁能源利用方式，可以克服太阳能低密度、高分散、不稳定、不连续等特点，解决太阳能富集、转移、应用等关键问题。因此，光伏发电是人类共同的未来能源梦。
现有技术中，光伏电站的发展仍处于起步阶段，一是光电转换效率相对较低；二是光伏电站并网、长期稳定运转等系统问题技术仍有待解决。电力检测技术对光伏电站安全高效运转具有重要意义。对光伏组件进行电压、电流，以及阳光辐照、温度等环境参数的实时监测在系统效率评估、故障排查及科学研究等方面具有重要的研究价值。
但目前光伏组件参数监测仍缺乏实时有效的技术手段。光伏电站多为多组件分布式发电系统，现有监测技术功能单一，光伏组件接入困难，难以实现全天候监测。并且，数据采集节点之间布线困难，设备投入多，不利于降低电站建设和运行成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便携式光伏组件监测端，提供便捷的光伏组件参数及环境气象参数的实时监测设备，方便解决光伏电站建设及运行过程中电力检测技术问题。
本发明所采用的技术方案是：一种便携式光伏组件监测端，其特征在于：包括数据采集端(1)和数据接收端(2)；数据采集端(1)包括主机盒和测试线；主机盒的面板上包括主机电源开关(11)、指示灯(12)；测试线包括温度及辐照传感器(13)、霍尔电流钳(14)、电压测试接线(15)、地线接线(16)，为螺旋线结构，通过拔插接口(17)与主机盒连接；数据接收端(2)通过USB接口(21)与PC机连接；指示灯(12)包括电源指示灯、无线信号指示灯、温度测试指示灯、辐照测试指示灯、电流测试指示灯、电压测试指示灯。
进一步的，所述的数据采集端(1)内部设有集成电路，包括电源管理模块、MCU模块、Zigbee数据模块、温度检测回路、辐照检测回路、AD转换模块及霍尔电流检测回路、电压检测回路；
所述的电源管理模块、Zigbee数据模块、温度检测回路、辐照检测回路与MCU模块连接；霍尔电流检测回路、电压检测回路经AD转换模块与MCU模块连接，霍尔电流检测回路、电压检测回路与AD转换模块间采用光耦隔离；
所述的霍尔电流检测回路、电压检测回路接出霍尔电流钳(14)、电压测试接线(15)、地线接线(16)对应的拔插接口；温度检测回路、辐照检测回路共用一个温度及辐照传感器(13)对应的拔插接口；
所述电源管理模块连接电源指示灯；Zigbee数据模块连接无线信号指示灯；MCU模块连接温度测试指示灯、辐照测试指示灯、电流测试指示灯、电压测试指示灯；
所述数据采集端(1)采用9V可充电池供电；MCU模块采用MSP430芯片模块；Zigbee数据模块采用集成天线的CC2530芯片模块；AD转换模块采用MAX1302芯片模块。
进一步的，所述的数据接收端(2)内部设有集成电路，包括Zigbee数据模块，通过USB接口与上位PC机连接；Zigbee数据模块采用集成天线的CC2530芯片模块，USB接口采用CP2102芯片模块，由PC机USB供电。
进一步的，利用所述便携式光伏组件监测端，由以下步骤完成光伏组件参数的无线监测：
①数据接收端(2)接入PC机，开始建立Zigbee通讯网络；
②数据采集端(1)接入光伏组件，上电后搜索可用Zigbee通讯网络并接入；
③数据采集端(1)接入网络成功后，开始采集各光伏组件数据，并由Zigbee通讯网络发送至数据接收端(2)；
④数据接收端(2)接收数据并传输至PC机，PC机完成数据记录和处理。
本发明提供了一种可靠的便携式光伏组件参数监测设备，通过电路集成，实现了多组光伏组件参数监测、无线传输、信息接收及记录的功能。如图2中设备电气连接示意图，所采用的MCU模块和Zigbee数据模块均为低功耗微型集成芯片，适合电池供电，保障设备续航能力，提供全天候数据监测。图3是设备运行程序框图。温度检测回路、辐照检测回路测得的模拟电压信号经过调理电路的放大后，直接输出至MSP430的模/数转换输入口，在MSP430微处理器内部得到转换后的数字量。电流、电压检测信号通过独立MAX1302模块进行模/数转换后输入MSP430得到转换后的数字量，避免数据混乱，并使设备具有选择功能。所有数据信息经无线Zigbee数据网络传输至上位PC端，实现数据记录和处理。
与现有技术相比，本发明功能全面，接入方便，从而降低设备成本投入；高性能智能芯片保障监测数据可靠精确；移动终端的引入实现设备的便携性；可完成长周期的光伏组件监测任务。
附图说明
图1是本发明中一种便携式光伏组件监测端结构示意图。
图2是本发明中一种便携式光伏组件监测端电气连接示意图。
图3是本发明中一种便携式光伏组件监测端运行程序框图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对发明做进一步说明。
实施例1
电站建立前，需要对电站选址进行环境参数监测，包括光伏组件架设电的阳光辐照及温度变化进行全天候记录，为电站设计提供数据参考。
使用本发明的便携式光伏组件监测端进行环境参数监测，操作过程参考图3所示。将便携式光伏组件监测端的数据接收端(2)接入PC机，开机运行设备，通过CC2530模块建立区域Zigbee通讯网络。确定光伏组件安装的可能地点后，数据采集端(1)接上温度及辐照传感器(13)，无需连接地线。现场架设仪器，保证传感器光敏元件水平放置。打开数据采集端(1)面板上的电源开关，电源指示灯亮，设备上电并初始化各个电路模块。自行检查接入检测线，MSP430微处理器判断温度测试模块及辐照测试模块接入成功，温度测试指示灯及辐照测试指示灯点亮，准备采集数据。
数据采集端(1)搜索可用Zigbee通讯网络并尝试接入，不能接入则重新搜索可用网络并接入，网络接入成功后信号指示灯亮，设备开始采集温度和辐照数据。
温度及辐照传感器(13)上的热电偶感应环境温度变化产生模拟信号，电信号经温度测试回路放大后直接输出至MSP430的模/数转换输入口，在MSP430微处理器内部得到转换后的数字信号。同样，温度及辐照传感器(13)上的光敏元件受光激发产生模拟信号，经辐照测试回路放大后传输至MSP430转换得到数字信号。
仪器测得的温度和辐照数字信号通过Zigbee通讯网络发送至数据接收端(2)。数据接收端(2)接收数据后上传PC机，PC机完成温度和辐照数据记录和处理。
实施例2
电站运行过程中，为了检测光伏组件故障或维护电站正常工作，可使用本发明的便携式光伏组件监测端进行光伏组件电流、电压及周边环境参数监测。
操作过程参考图3，将便携式光伏组件监测端的数据接收端(2)接入PC机，开机运行设备，通过CC2530模块区域Zigbee通讯网络。
数据采集端(1)接上温度及辐照传感器(13)、霍尔电流钳(14)、电压测试接线(15)及地线接线(16)。架设仪器，使传感器光敏元件水平放置，霍尔电流钳夹入光伏组件其中一极出线，电压测试接线分接光伏组件两极，仪器有效接地。
打开数据采集端(1)面板上的电源开关，电源指示灯亮，设备上电并初始化各个电路模块。自行检查接入检测线，MSP430微处理器判断温度测试模块、辐照测试模块、以及霍尔电流、电压测试模块接入成功，各测试指示灯点亮，准备采集数据。
数据采集端(1)搜索可用Zigbee通讯网络并尝试接入，不能接入则重新搜索可用网络并接入，网络接入成功后信号指示灯亮，设备开始采集温度和辐照数据。
同实施例1，温度及辐照传感器(13)上的热电偶感应环境温度变化产生模拟信号，电信号经温度测试回路放大后直接输出至MSP430的模/数转换输入口，在MSP430微处理器内部得到转换后的数字信号。温度及辐照传感器(13)上的光敏元件受光激发产生模拟信号，经辐照测试回路放大后传输至MSP430转换得到数字信号。
线路中电流在线路周边产生磁场，霍尔电流钳感应磁场变化得到与线路电流大小相关的模拟信号，经霍尔电流测试回路放大后，传输至MAX1302模块完成模/数转换得到电流数字信号，再传至MSP430微处理器。电压测试回路完成电压信号采集并放大，经MAX1302模块完成模/数转换后传输至MSP430微处理器。
仪器测得的温度、辐照、霍尔电流及电压相关的数字信号通过Zigbee通讯网络发送至数据接收端(2)。数据接收端(2)接收数据后上传PC机，PC机完成数据记录和处理。
由以上实施例，说明了本发明中的便携式光伏组件监测端使用便捷高效，节约设备成本，运行可靠，实现了光伏电站参数监测技术的提升。
以上描述的具体实施例仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各式修改或采用等效方式替代，均属于本发明所附权利要求书的保护范围。
Claims (4)
1.一种便携式光伏组件监测端，其特征在于：包括数据采集端(1)和数据接收端(2)；所述的数据采集端(1)包括主机盒和测试线；主机盒的面板上包括主机电源开关(11)、指示灯(12)；测试线包括温度及辐照传感器(13)、霍尔电流钳(14)、电压测试接线(15)、地线接线(16)，为螺旋线结构，通过拔插接口(17)与主机盒连接；所述的数据接收端(2)通过USB接口(21)与PC机连接；所述的指示灯(12)包括电源指示灯、无线信号指示灯、温度测试指示灯、辐照测试指示灯、电流测试指示灯、电压测试指示灯；
所述的数据采集端(1)内部设有集成电路，包括电源管理模块、MCU模块、Zigbee数据模块、温度检测回路、辐照检测回路、AD转换模块及霍尔电流检测回路、电压检测回路；
所述的电源管理模块、Zigbee数据模块、温度检测回路、辐照检测回路与MCU模块连接；所述的霍尔电流检测回路、电压检测回路经AD转换模块与MCU模块连接，霍尔电流检测回路、电压检测回路与AD转换模块间采用光耦隔离；
所述的霍尔电流检测回路、电压检测回路接出霍尔电流钳(14)、电压测试接线(15)、地线接线(16)对应的拔插接口；所述的温度检测回路、辐照检测回路共用一个与温度及辐照传感器(13)对应的拔插接口。
2.根据权利要求1所述的便携式光伏组件监测端，其特征在于：
所述电源管理模块连接电源指示灯；所述Zigbee数据模块连接无线信号指示灯；所述MCU模块连接温度测试指示灯、辐照测试指示灯、电流测试指示灯、电压测试指示灯；
所述数据采集端(1)采用9V可充电池供电；MCU模块采用MSP430芯片模块；Zigbee数据模块采用集成天线的CC2530芯片模块；AD转换模块采用MAX1302芯片模块。
3.根据权利要求1所述的便携式光伏组件监测端，其特征在于：所述的数据接收端(2)内部设有集成电路，包括Zigbee数据模块，通过USB接口与上位PC机连接；Zigbee数据模块采用集成天线的CC2530芯片模块，USB接口采用CP2102芯片模块，由PC机USB供电。
4.根据权利要求1所述的便携式光伏组件监测端，其特征在于：由以下步骤完成光伏组件参数的无线监测：
①数据接收端(2)接入PC机，开始建立Zigbee通讯网络；
②数据采集端(1)接入光伏组件，上电后搜索可用Zigbee通讯网络并接入；
③数据采集端(1)接入网络成功后，开始采集各光伏组件数据，并由Zigbee通讯网络发送至数据接收端(2)；
④数据接收端(2)接收数据并传输至PC机，PC机完成数据记录和处理。
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