CN215268189U - 一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置 - Google Patents

一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置 Download PDF

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范圆成
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Abstract

本实用新型涉及太阳能发电技术领域，具体为一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置，包括保护壳、控制器、传感器模块、电源模块以及通信模块，所述传感器模块、通信模块和控制器均与电源模块电连接，所述传感器模块与通信模块均与控制器电连接；所述传感器模块包括空气温湿度传感器、光照传感器、辐照传感器、电池板温度传感器、电流传感器和电压传感器；所述保护壳包括向上开口的壳体以及可拆卸的透明顶盖，所述保护壳的底部设有固定孔；所述控制器、传感器模块和通信模块均设于保护壳的内部。本实用新型通过无线方式实现太阳能光伏阵列工作状态的数据交互通过无线方式实现太阳能光伏阵列工作状态的数据交互，提高了数据采集的可扩展性。

Description

一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置
技术领域
本实用新型涉及太阳能发电技术领域，具体为一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置。
背景技术
太阳能光伏电站由数量巨大的光伏阵列组成，光伏阵列的工作状态决定了光伏电站的发电效率。光伏电站一般建设在远离居民的地点，运行维护不便，因此，为了保证太阳能光伏电站正常工作，需要对太阳能光伏阵列的工作环境及运行参数进行监测。现有太阳能光伏电站监测系统的通信方式一般采用有线方式，数据采集装置通过RS485总线和本地监测中心连接，在本地监测中心通过以太网或电信网外部进行数据交互，该方式存在如下不足：(1)大型光伏电站一般占地数千亩，布线复杂；(2)故障节点更换不变；(3)需要专门外接GPRS单元将数据上传，在有些偏僻的位置存在无典型信号的问题。因此，为了提高太阳能光伏电站的运维效率，保证信息采集和传输的可靠性，需要设计和使用具备无线通信功能的数据采集装置。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种具备无线通信功能的数据采集装置。
本实用新型提供的基础方案：一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置，包括保护壳、控制器、传感器模块、电源模块以及通信模块，所述传感器模块、通信模块和控制器均与电源模块电连接，所述传感器模块与通信模块均与控制器电连接；
所述传感器模块包括空气温湿度传感器、光照传感器、辐照传感器、电池板温度传感器、电流传感器和电压传感器；
所述保护壳包括向上开口的壳体以及可拆卸的透明顶盖，所述保护壳的底部设有固定孔；所述控制器、传感器模块和通信模块均设于保护壳的内部，所述光照传感器和辐照传感器设置于透明顶盖的下表面用于检测光照强度和光辐射强度。
本实用新型的原理及优点在于：本方案中的一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置通过内置的电源模块进行供电，并将数据采集装置的外壳设置为具备可拆卸透明顶盖的保护壳，在保护装置内部模块的同时，还通过透明顶盖让光线透过壳体，从而使得光照传感器和辐照传感器在保护壳内部就能检测到光照强度和光辐射强度，此外，控制器还可将空气温湿度传感器、光照传感器、辐照传感器、电池板温度传感器、电流传感器和电压传感器采集到的数据通过通信模块进行无线通信传输，保证了信息采集和传输的可靠性。
进一步，所述通信模块包括Zigbee模块和NB-IoT模块，所述Zigbee模块用于在Zigbee网络中收发数据，所述NB-IoT模块用于在NB-IoT网络中收发数据；
所述保护壳的向上开口的壳体侧表面设有Zigbee天线接口和NB-IoT天线接口。
有益效果：通过Zigbee网络进行小范围多节点的数据采集，再通过NB-IoT网络进行大范围长距离数据传输，实现大范围多节点的数据采集。
进一步，还包括指示电路，所述指示电路与控制器和电源模块均电连接，所述指示电路包括电源指示灯、Zigbee工作指示灯、NB-IoT工作指示灯、串口TXD工作指示灯和串口RXD工作指示灯；
所述透明顶盖表面设有5个指示灯通孔，所述指示灯通孔分别用于设置电源指示灯、Zigbee工作指示灯、NB-IoT工作指示灯、串口TXD工作指示灯、串口RXD工作指示灯。
有益效果：通过指示灯模块来显示各个模块的工作状态。
进一步，还包括复位模块，所述复位模块与控制器和电源模块均电连接，所述复位模块包括复位电路和复位按钮；
所述保护壳的向上开口的壳体侧表面设有复位通孔用于设置复位按钮。
有益效果：通过复位功能在有模块运行错误时可以手动进行功能复位操作。
进一步，还包括计时器模块，所述控制器通过计时器的信号控制传感器模块采集数据。
有益效果：控制器通过计时器模块的信号来控制传感器模块采集数据，通过间歇性的采集数据来防止采集的无效数据过多的同时还节省了能量消耗。
附图说明
图1为本实用新型一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置的保护壳示意图。
图2为本实用新型一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置的电路连接示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的标记包括：固定孔1、指示灯通孔2、复位按键通孔3、NB--IoT天线接口4、Zigbee天线接口5、可拆卸的透明顶盖6。
具体实施过程如下：
一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置，包括控制器、传感器模块、电源模块、通信模块、指示电路、复位模块、计时器和保护壳。
如图1所示，所述保护壳包括向上开口的壳体以及可拆卸的透明顶盖6，所述保护壳的底部设有固定孔1，用于将保护壳固定在光伏阵列旁。所述保护壳的可拆卸的透明顶盖6上设置有5个指示灯通孔2，向上开口的壳体上设有Zigbee天线接口5和NB-IoT天线接口4以及复位按键通孔3，保护壳用于保护壳体内部的控制器、传感器模块、电源模块、通信模块、指示电路、复位模块和计时器。
如图2所示，本实施例中的电源模块包括供电电源、DC-DC电路和TPS7333；电源模块采用的供电电源为DC6V，通过DC-DC电路将6V转换为5V输出，再通过TPS7333将5V转换为3.3V，电源模块与控制器、传感器模块、通信模块、指示电路、复位模块和计时器均电连接并提供用电。
控制器采用STM32L073，用于发送传感器模块采集的数据以及进行通信模块的数据收发。传感器模块包括空气温湿度传感器、光照传感器、辐照传感器、电池板温度传感器、电流传感器和电压传感器。具体的，空气温湿度传感器采用SHT11，用于检测光伏阵列工作环境的温湿度；光照传感器采用SM2161V，用于检测光伏阵列所在地的光照强度；辐照传感器采用SJYF5OV1，用于检测光伏阵列所在地的光辐射强度；电池板温度传感器采用DS18B20，用于检测电池板温度；电流传感器采用FC-DJI-0-500，用于检测光伏阵列的工作电流；电压传感器选用FC-DJV-0-500，用于检测光伏阵列的工作电压；其中，光照传感器和辐照传感器设置于可拆卸的透明顶盖6的下表面，方便透过透明顶盖进行光照强度和光辐射强度的检测。所述空气温湿度传感器SHT11、光照传感器SM2161V、辐照传感器SJYF5OV1、电池板温度传感器DS18B20、电流传感器FC-DJI-0-500和电压传感器FC-DJV-0-500均与控制器STM32L073的I2C接口电连接。此外，本实施例的计时器采用555计时器，555计时器与控制器STM32L073电连接，控制器STM32L073根据555计时器的信号控制传感器模块进行数据采集。
本实施例中的通信模块包括Zigbee模块和NB-IoT模块，所述NB-IoT模块采用SIM7020C，用于在NB-IoT网络中收发数据，SIM7020C的UART接口与控制器STM32L073的UART1接口电连接，通过AT指令进行数据交互；所述Zigbee模块采用CC2530，用于在Zigbee网络中收发数据，CC2530的UART接口与控制器STM32L073的UART2接口电连接，通过程序指令进行数据交互。
本实施例中的指示电路包括电源指示灯、Zigbee工作指示灯、NB-IoT工作指示灯、串口TXD工作指示灯和串口RXD工作指示灯，所述电源指示灯、Zigbee工作指示灯、NB-IoT工作指示灯、串口TXD工作指示灯和串口RXD工作指示灯设置于可拆卸的透明顶盖上的5个指示灯通孔中并与控制器STM32L073的引脚电连接，其中，控制器STM32L073的引脚为高电平，LED指示灯灭，控制器STM32L073的引脚为低电平，LED指示灯亮，本实施例中控制器STM32L073通过各个模块的工作状态来控制各个指示灯的亮和灭。
本实施例中的复位模块包括复位电路和复位按键，所述复位电路与控制器STM32L073电连接，所述复位按键设置于保护壳向上开口的壳体的侧表面的复位按键通孔上，复位按键被按下后，复位电路会向控制器STM32L073发出复位指令，控制器STM32L073根据复位电路发出的复位指令控制各个模块的复位操作。
以上的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置，其特征在于：包括保护壳、控制器、传感器模块、电源模块以及通信模块，所述传感器模块、通信模块和控制器均与电源模块电连接，所述传感器模块与通信模块均与控制器电连接；
所述传感器模块包括空气温湿度传感器、光照传感器、辐照传感器、电池板温度传感器、电流传感器和电压传感器；
所述保护壳包括向上开口的壳体以及可拆卸的透明顶盖，所述保护壳的底部设有固定孔；所述控制器、传感器模块和通信模块均设于保护壳的内部，所述光照传感器和辐照传感器设置于透明顶盖的下表面用于检测光照强度和光辐射强度。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置，其特征在于：所述通信模块包括Zigbee模块和NB-IoT模块，所述Zigbee模块用于在Zigbee网络中收发数据，所述NB-IoT模块用于在NB-IoT网络中收发数据；
所述保护壳的向上开口的壳体侧表面设有Zigbee天线接口和NB-IoT天线接口。
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置，其特征在于：还包括指示电路，所述指示电路与控制器和电源模块均电连接，所述指示电路包括电源指示灯、Zigbee工作指示灯、NB-IoT工作指示灯、串口TXD工作指示灯和串口RXD工作指示灯；
所述透明顶盖表面设有5个指示灯通孔，所述指示灯通孔分别用于设置电源指示灯、Zigbee工作指示灯、NB-IoT工作指示灯、串口TXD工作指示灯、串口RXD工作指示灯。
4.根据权利要求3所述的一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置，其特征在于：还包括复位模块，所述复位模块与控制器和电源模块均电连接，所述复位模块包括复位电路和复位按钮；
所述保护壳的向上开口的壳体侧表面设有复位通孔用于设置复位按钮。
5.根据权利要求4所述的一种用于太阳能光伏阵列的数据采集装置，其特征在于：还包括计时器模块，所述控制器通过计时器的信号控制传感器模块采集数据。
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