基于多种通信网络的无线光伏太阳能板集中监控系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于多种通信网络的无线太阳能板集中监控系统，具体指一种光伏发电上使用的，通过无线WiFi网络、无线移动通信和互联网的大规模太阳能板集中无线监控的系统。

背景技术：

能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。当前，包括我国在内的绝大多数国家都以石油、天然气和煤炭等化石能源为主要能源。随着化石能源的日渐枯竭和全球环境的不断恶化，很多国家都在认真探索能源多样化的途径，积极开展新能源和可再生能源的研究开发工作。虽然在可预见的将来，煤炭、石油、天然气等矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重，但人们对核能以及太阳能、风能、地热能、水力能、生物能等可持续能源资源的利用日益重视，在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。

太阳能似乎是未来社会能源的希望所在。相较于化石能源，太阳能的优势在于：第一，它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2％，可以说是取之不尽，用之不竭。第二，地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。第三，太阳能是一种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。太阳能照明系统实现了对可再生能源的利用,其优点首先是节约电网电能，节省日益紧缺的一次性资源，同时减少污染排放,这是一种社会效益。但是推广太阳能的应用还具有强有力的经济作用，或者说经济上的诱惑力,也就是说既节电,又省钱，真正降低“综合照明成本”。

太阳能是一种清洁能源，在利用太阳能电池板接收太阳光进行发电的光伏系统中，由于单块太阳能板进行光电转化的效率偏低，要使太阳光能转化为一定量的电能必须要大规模大面积的布置太阳能电池板。而现在的光伏发电中，虽然进行了大规模的布置太阳板，但由于太阳能板规模大数量多，给集中监控和及时维修带来较大困难。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了能够对光伏发电中的大规模太阳能板进行简单方便的集中监控，实时获取太阳能板运行状态，及时发现故障，进行维修更换，因此设计出一种针对光伏使用的，通过无线WiFi网络、无线移动通信和互联网的大规模太阳能板集中无线监控的系统

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

基于多种通信网络的无线光伏太阳能板集中监控系统，其特征是由监控终端和太阳能板终端组成；所述监控终端与太阳能板终端通过无线WiFi网络进行连接；所述监控终端由STM32控制器、GSM模块SIM800、OLED12864显示模块、声光报警电路、按键输入电路和WiFi模块ESP8266组成；所述GSM模块SIM800与STM32控制器的USART2串口相连；所述OLED12864显示模块与STM32控制器的SPI接口相连；所述声光报警电路和按键输入电路与STM32控制器的GPIO接口相连；所述WiFi模块ESP8266与STM32控制器的USART1串口相连；所述太阳能板终端由STM32控制器、霍尔电流传感器LA-100P、霍尔电压传感器CHV-50P、WiFi模块ESP8266和温度传感器DS18B20组成；所述霍尔电流传感器LA-100P、霍尔电压传感器CHV-50P分别与STM32控制器的AD接口相连；所述WiFi模块ESP8266与STM32控制器的USART1串口相连；所述温度传感器DS18B20与STM32控制器的GPIO口相连。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

由于单块太阳能产生的电能效率低、电量微弱，因此在光伏发电中需要布置大量的太阳能板统一工作产生可观的电能，而传统的太阳能板监控系统需要将每块太阳能板上安装的所有传感器通过有线连接、人工接插件接线的方式连接到监控中心进行实时监控。这就造成了布线成本高、安装过程复杂、容易出错等弊端。本实用新型将每个太阳能板安装一个太阳能板终端对其运行参数进行统一采集，极大的提高了每块太阳能板传感器采集数据的效率。系统启动后，每个太阳能板终端与监控终端自动组成无线WiFi网络进行连接通信，不需要人工进行接插件的连接，很好的节省了布线成本，极大降低了设置安装复杂程度，使得太阳能板的整体监控效率得到了极大地提高，同时由于在监控终端使用了GSM模块，实现了大规模太阳能板集中监控系统可以与互联网相连，使得用户可以在任何时间任何地点通过访问互联网的方式对太阳能板运行状态进行监控，极大地提高了监控系统使用的实时性和便利性，提高了系统运行使用的效率。

附图说明

图1为本实用新型运行使用的整体示意图。

图2为本实用新型的组成结构示意图。

图3为本实用新型的霍尔电流传感器LA-100P使用的电路原理图。

图4为本实用新型的霍尔电压传感器CHV-50P使用的电路原理图。

图5为本实用新型的温度传感器DS18B20使用的电路原理图。

图6为本实用新型的STM32控制器电路原理图。

图7为本实用新型的按键输入电路原理图。

图8为本实用新型的WiFi模块ESP8266电路原理图。

图9为本实用新型的OLED12864显示模块电路原理图。

图10为本实用新型的声光报警电路原理图。

图11为本实用新型的GSM模块SIM800电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，是所述基于多种通信网络的无线光伏太阳能板集中监控系统运行使用的整体示意图，其特征是在太阳板监控区域中安装一个监控终端，在所需要监控的每个太阳能板上安装一个太阳能板终端。每个太阳能板的运行状态通过其所安装的太阳能板终端进行检测，所有的太阳能板终端与监控终端组成无线WiFi网络，每个太阳能板运行时，其运行参数通过太阳能板终端上的传感器传输到太阳能板终端中，太阳能板终端通过采集到的参数对该太阳能板的运行状态、是否产生故障和产生何种故障等进行一个检测判断，再通过无线WiFi的方式发送到监控终端。监控终端将接收到的每个太阳能板的运行状态和参数在显示模块中进行实时显示，如果发现某些太阳能板发生故障，可及时发出声光报警，显示具体故障太阳能板位置。监控终端的参数显示方式、声光报警方式以及一些阈值参数可以通过按键预先对其进行设置。监控终端还可以通过GSM模块通过GPRS的通信方式将每块太阳能板的运行状态参数发送到移动通信基站中，从而将监控系统与互联网相连。用户端则可以使用PC、平板或手机等，通过互联网实时监控太阳能板地运行状态。

图2为本实用新型的组成结构示意图，太阳能板终端安装在每个需要检测的太阳能板上，霍尔电流传感器LA-100P、霍尔电压传感器CHV-50P、温度传感器DS18B20分别检测其所在太阳能板运行时产生的电流、电压和温度，并将检测到的参数发送到STM32控制器。STM32控制器根据接收到的太阳能板运行参数对其运行状态进行判断，再通过WiFi模块ESP8266将太阳能板运行状态和参数发送到监控终端。太阳能板监测区域中需设置一个监控终端，监控终端与每个太阳板终端组成无线WiFi网络，监控终端STM32控制器可以通过WiFi模块ESP8266接收每个太阳能板终端发送的对应太阳能板运行状态和参数，并将接收到的运行参数通过GSM模块SIM800与移动通信基站相连，使得用户可以通过物联网的方式实时访问太阳能板的运行状态。监控终端还可以通过按键输入电路对监控终端的一些显示模式，运行模式，阈值参数等进行设置，OLED12864显示模块对需要显示的参数进行显示，当有太阳能板出现运行故障时声光报警电路可以及时的发出声光报警信号。

图3为本实用新型的霍尔电流传感器LA-100P使用的电路原理图，太阳能板产生的电流穿过LA-100P，其右侧“+、-”接口与STM32控制器的AD接口相连。系统运行时LA-100P可以将太阳能板产生的电流感应出来，并输入到STM32控制器中。

图4为本实用新型的霍尔电压传感器CHV-50P使用的电路原理图，CHV-50P左侧“+、-”接口与太阳能板产生的电压相连，CHV-50P右侧“+15V、-15V”是CHV-50P供电接口，“AD接口”与STM32控制器的AD接口相连。系统运行时CHV-50P将采集到的太阳能板产生的电压通过AD接口传输到STM32控制器中。

图5为本实用新型的温度传感器DS18B20使用的电路原理图，DS18B20的2号引脚与STM32控制器的GPIO口相连。系统运行时DS18B20将检测的太阳能板地温度参数通过GPIO接口发送到STM32控制器中。

图6为本实用新型的STM32控制器电路原理图，保证了STM32控制器的正常运行。

图7为本实用新型的按键输入电路原理图，其与STM32控制器的GPIO接口相连。用于对监控终端设置一些参数，如显示模式、声光报警模式和阈值参数等。

图8为本实用新型的WiFi模块ESP8266电路原理图，ESP8266右侧的21号引脚和22号引脚分别与STM32的USART1串口RXD引脚和TXD引脚相连。系统运行时，每个太阳能板终端与监控终端通过ESP8266组成无线WiFi网络，太阳能板终端STM32控制器将检测到的运行状态参数发送到ESP8266中，并通过无线WiFi发送到监控终端。监控终端STM32控制器从ESP8266接收太阳能板发来的运行状态参数。

图9为本实用新型的OLED12864显示模块电路原理图，其通过18号引脚和19号引脚与STM32控制器的SPI接口相连。系统运行时，STM32控制器控制OLED12864显示一些相关参数，如每个太阳能板运行状态参数，某个太阳能板发生故障时，显示发生故障的太阳能板的标号和位置等。

图10为本实用新型的声光报警电路原理图，其左侧GPIO接口与STM32控制器的GPIO接口相连。系统运行时，如果发现某个太阳能板发生故障，监控终端控制声光报警电路发出声光报警。

图11为本实用新型的GSM模块SIM800电路原理图，其中1号引脚和2号引脚分别与STM32控制器的USART2串口的TXD和RXD相连。系统运行时，监控终端将接收到的每个太阳能板检测到的运行状态参数发送到SIM800中，SIM800在将运行参数发送到移动通信基站中，从而可以使得用户使用PC、平板和手机等通过访问互联网实时监控每个太阳能板的运行情况。