基于直流电力载波的光伏农业物联网芯片的制作方法

本发明涉及一种物联网芯片领域，尤其涉及一种基于直流电力载波的光伏农业物联网芯片。

背景技术：

目前，光伏农业系统所配置的物联网，其信息节点所采集的信息一般包括光伏发电系统的组件姿态、组串电流、组件温度数据，以及设施农业系统的气温及相对湿度、土壤温度及湿度、辐照度数据，分别独立采集和处理后，通过各自的通信链路向数据采集中心汇报。由于所采用的均为独立器件，导致节点设备在现场布局、供电、通信等工作量加大，存在质量隐患多、成本高、数据处理效率低等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种基于直流电力载波的光伏农业物联网芯片，解决独立器件多、供电与通信布线复杂、综合成本高、数据处理效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

微控制单元，用于执行控制和运算功能，处理输入和输出信号；

电源管理单元，用于将系统输入的电压转换为各功能模块所需要的直流供电电压；

光伏数据处理单元，用于获取组件姿态、组串电流、组件温度数据，输入到微控制单元中；

农业数据处理单元，用于获取气温及相对湿度、土壤温度及湿度、辐照度数据，输入到为控制单元中；

通信协议处理单元，用于将微控制单元处理的数据进行协议转换，使之适用于现场总线。

电力载波耦合单元，用于将微控制单元处理后的数据进行耦合，使之适用于电力载波通信；

上述电路的连接方式是：微控制单元的两个信号输入端分别连接光伏数据处理单元和农业数据处理单元的信号输出端，微控制单元的信号输出端连接通信协议处理单元的信号输入端；通信协议处理单元的信号输出端连接电力载波耦合单元的信号输入端，电力载波耦合单元的信号输出端连接外部直流供电线路；电源管理单元的供电输入端连接外部直流供电线路，供电输出端连接微控制单元、光伏数据处理单元、农业数据处理单元、通信协议处理单元、电力载波耦合单元的供电输入端；农业数据处理单元的信号输入端连接外部的农业数据输入线路，光伏数据处理单元的信号输入端连接外部的光伏数据输入线路。

更进一步地，上述的电源管理单元，具体是输入电压为24伏，输出电压分别是24伏、12伏、5伏的电源模块。

更进一步地，上述的电力载波耦合单元，是基于24伏直流供电线路的电力载波耦合模块。

本发明采用微控制单元代替单片机电路板或可编程逻辑控制器，将光伏和农业的数据采集与处理、电源供电、通信管理集成到一个芯片上，并采用直流电力载波模块实现在直流供电线路同时完成通信功能，删除了重复的电子器件、避免了通信网络布线，从而降低了成本、提高了效率和可靠性。

附图说明

图1是本发明的芯片结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

如图1所示，本实施例的基于直流电力载波的光伏农业物联网芯片，包括：微控制单元1、电源管理单元2、光伏数据处理单元3、农业数据处理单元4、通信协议处理单元5、电力载波耦合单元6。上述电路的连接方式是：微控制单元1的两个信号输入端1.1和1.2，分别连接光伏数据处理单元3和农业数据处理单元4的信号输出端3.2、4.2，微控制单元1的信号输出端1.5连接通信协议处理单元5的信号输入端5.1；通信协议处理单元5的信号输出端5.2连接电力载波耦合单元6的信号输入端6.1，电力载波耦合单元6的信号输出端6.2连接外部直流供电线路7；电源管理单元2的供电输入端2.1连接外部直流供电线路7，供电输出端2.2连接微控制单元1、光伏数据处理单元3、农业数据处理单元4、通信协议处理单元5、电力载波耦合单元6的供电输入端1.9、3.9、4.9、5.9、6.9，农业数据处理单元4的信号输入端4.1连接外部的农业数据输入线路8和光伏数据处理单元3的信号输入端3.1连接外部的光伏数据输入线路9。

更进一步地，上述的电源管理单元1，具体是输入电压为24伏，输出电压分别是24伏、12伏、5伏的电源模块。

更进一步地，上述的电力载波耦合单元6，是基于24伏直流供电线路的电力载波耦合模块。

基于直流电力载波的光伏农业物联网芯片的工作方式是：光伏数据处理单元3将光伏数据输入线路9传递过来的数据进行光电隔离、数字滤波和模拟/数字转换后，发送给微控制单元1；农业数据处理单元3将光伏数据输入线路8传递过来的数据进行光电隔离、数字滤波和模拟/数字转换后，发送给微控制单元1；微控制单元1将光伏数据和农业数据进行编码处理，形成统一的数字编码信息后，将信息发送给通信协议处理单元5；通信协议处理单元5将数字编码信息转换为符合工业总线协议要求的格式，加上必要的校验位，发送给电力载波耦合单元6；电力载波耦合单元6进行信号转换、增加安全措施，形成耦合信号，发送到外部供电线路7中；外部供电电路7除了承接电力载波耦合单元6委托传递的通信信号外，还向电源管理单元2供应电能；电源管理单元2通过直流供电线路分别向微控制单元1、光伏数据处理单元3、农业数据处理单元4、通信协议处理单元5、电力载波耦合单元6提供合适电压的电能，确保其正常运行。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定。本发明所限定范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

技术特征：

1.一种基于直流电力载波的光伏农业物联网芯片，其技术特征是，包括：

微控制单元，用于执行控制和运算功能，处理输入和输出信号；

电源管理单元，用于将系统输入的电压转换为各功能模块所需要的直流供电电压；

光伏数据处理单元，用于获取组件姿态、组串电流、组件温度数据，输入到微控制单元中；

农业数据处理单元，用于获取气温及相对湿度、土壤温度及湿度、辐照度数据，输入到为控制单元中；

通信协议处理单元，用于将微控制单元处理的数据进行协议转换，使之适用于现场总线。

电力载波耦合单元，用于将微控制单元处理后的数据进行耦合，使之适用于电力载波通信；

上述电路的连接方式是：微控制单元的两个信号输入端分别连接光伏数据处理单元和农业数据处理单元的信号输出端，微控制单元的信号输出端连接通信协议处理单元的信号输入端；

通信协议处理单元的信号输出端连接电力载波耦合单元的信号输入端，电力载波耦合单元的信号输出端连接外部直流供电线路；电源管理单元的供电输入端连接外部直流供电线路，供电输出端连接微控制单元、光伏数据处理单元、农业数据处理单元、通信协议处理单元、电力载波耦合单元的供电输入端；农业数据处理单元的信号输入端连接外部的农业数据输入线路，光伏数据处理单元的信号输入端连接外部的光伏数据输入线路。

2.如权利要求1所述的基于直流电力载波的光伏农业物联网芯片，其技术特征是：所述电源管理单元的输入电压为24伏，输出电压分别是24伏、12伏、5伏。

3.如权利要求1所述的基于直流电力载波的光伏农业物联网芯片，其技术特征是：所述的电力载波耦合单元，其工作电压为24伏直流。

技术总结
本发明提供一种基于直流电力载波的光伏农业物联网芯片，包括微控制单元、电源管理单元、光伏数据处理单元、农业数据处理单元、通信协议处理单元、电力载波耦合单元。微控制单元连接光伏数据处理单元和农业数据处理单元、通信协议处理单元；通信协议处理单元连接电力载波耦合单元；电力载波耦合单元连接外部直流供电线路；农业数据处理单元连接外部的农业数据输入线路，光伏数据处理单元连接外部的光伏数据输入线路。本发明采用微控制单元代替单片机电路板或可编程逻辑控制器，将光伏和农业的数据采集与处理、电源供电、通信管理集成到一个芯片上，并采用直流电力载波模块实现在直流供电线路同时完成通信功能，删除了重复的电子器件、避免了通信网络布线，从而降低了成本、提高了效率和可靠性。

技术研发人员：韩利生;臧俊霖;陈铁军
受保护的技术使用者：安徽科华绿色农业光伏科技有限公司
技术研发日：2018.11.16
技术公布日：2020.05.26