基于STM32的光伏发电远程监控系统设计

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来源：《数码设计》2018年第14期

        摘要：本文基于STM32设计了光伏远程监控系统。该系统可以对光伏发电的数据实时采集与控制，绘制出相关参数的波形，并且可以保存历史数据，通过对数据的记录和分析改善光伏发电系统。

        关键词：光伏发电;远程监控;数据采集;TCP的通信协议

        中图分类号：TP277;;;; 文献标识码：A;;;; 文章编号：1672-9129（2018）14-0139-01

        1系统总设计

        本有上位机和下位机两大模块的设计。其中，下位机的总体结构设计主要包括下位机数据采集、数模转换的设计、数据显示等。上位机的设计分为服务器和客户端的设计。服务器对下位机采集的数据进行处理和分析，客户端通过访问服务器的数据，从而实现远程监控的目的。服务器和客户端采用TCP的通信协议。

        如图1所示为本文系统采集电压和电流的总框图，将光电池输出的直流电流、逆变器的、用电设备、储电设备的交流采集并显示，通过服务器上传到远程的上位机，电脑或手机等终端设备。

        2采集系统设计

        2.1下位机采集部分由以下几部分组成，并实现相关的功能。STM32单片机采集电压、电流等参数并进行模数转换以及编程用0LED显示电能参数。利用计算机实现无线通信和监控，利用远程的客户端进行远程监控。控制部分包括远程的停止和启动光伏发电。并有超过设定值的远程报警功能。电能相关参数的显示误差不得高于1%。

        硬件部分主要包括：STM32模块、电源模块、电压采集模块、电流采集模块、温度传感器模块。显示电路模块。模数转换模块。

        2.2电压采集电路。电压经过二极管整流电容滤波，然后通过电阻R15和R16分压后到运放0P-7，构成一个电压跟随，该运放输出经104的瓷片电容滤波后通过电阻R19送到STM32单片机，经单片机内部ADC模块进行处理。

        2.3电流采集电路。电流采集模块与采用的是ASC712模块，该芯片内部集成了采样电阻，运放等模块，外围电路简单且精度较高，其具体的电路如图4所示。

        2.4温度采集电路。监控电压电流同时监控各个器件的温度，防止器件过热。采用DS18B20温度传感器，价格便宜且精度高，适合常温的温度检测。

        2.5显示电路。显示模块为0.96时的OLED，显示器体积小，不仅能够显示字符，而且还能显示汉字，占的IO口较少，分辨率很高。

        3上位机设计

        下位机采集到的数据发送到上位机，在上位机界面上显示当前的监控参数及波形，在上位机界面单击开始采集按钮，就开始采集数据，单击停止按钮就停止数据的采集，而且，可以通过上位机设置监控参数的范围，同时上位机界面上有报警显示，绿灯表示正常，红灯表示异常。

        4总结

        本文通过硬件的设计、硬件的调试以及上下位机之间的调试和服务器端与客户端之间的联机调试实现了远程监控光伏发电的电压、电流和温度等参数的采集，在下位机的调试中采集电压电流是经过多次的补偿校准才得到相对准确的值。