一種基于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

2．1．2 數(shù)據(jù)采集板軟件設(shè)計(jì)
(1)通信協(xié)議的設(shè)定
在整個(gè)系統(tǒng)之中，具有無(wú)線射頻模塊的是數(shù)據(jù)采集板、數(shù)據(jù)集中器板和I／O控制板，在通信過(guò)程中，為保證通信的正確，需要對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行通信協(xié)議的設(shè)定，在數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)統(tǒng)一設(shè)計(jì)成相同的組成部分，分別是起始位，地址位，數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位與結(jié)束位。
(2)數(shù)據(jù)采集板程序的流程圖
控制系統(tǒng)要求做到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的采集，并將采集到的現(xiàn)場(chǎng)信息按照通信協(xié)議進(jìn)行打包，當(dāng)接到集中器的上傳命令并確認(rèn)正確后，立即將現(xiàn)場(chǎng)采集到的打包后數(shù)據(jù)信息發(fā)到集中器中。采集板的控制程序流程圖如圖5所示。

2．2 I／O控制板的設(shè)計(jì)
2．2．1 I／O控制板的硬件設(shè)計(jì)
現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)光耦送至I／O控制板，當(dāng)風(fēng)機(jī)或光伏組件的電壓或者電流過(guò)高的時(shí)候，可能會(huì)損害系統(tǒng)或者負(fù)載，I／O控制板將通過(guò)控制繼電器來(lái)保護(hù)接入的負(fù)載。同時(shí)，I／O控制板可以將當(dāng)前繼電器的狀態(tài)發(fā)送到控制中心并可以接收遠(yuǎn)方控制中心的指令，開(kāi)關(guān)繼電器，達(dá)到遠(yuǎn)端控制現(xiàn)場(chǎng)的目的。
I／O控制板其單片機(jī)、串口通信模塊、電源穩(wěn)壓模塊、射頻模塊及時(shí)鐘電路與數(shù)據(jù)采集板的設(shè)計(jì)相同，不再贅述。I／O控制板與數(shù)據(jù)采集板不同之處為繼電器電路和光耦隔離輸入電路。繼電器電路選用的是歐姆龍公司的產(chǎn)品OMRON_G5Q-12VDC。輸入電路采用光耦隔離，選用最為常用的光耦隔離芯片TIL113。
2．2．2 I／O控制板的軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)I／O控制板的設(shè)計(jì)目的，I／O控制板要實(shí)時(shí)監(jiān)控輸入信號(hào)，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，要主動(dòng)切斷與繼電器相連的負(fù)載，以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。同時(shí)，還可以接收監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)端控制中心通過(guò)無(wú)線射頻模塊發(fā)送的控制信息，控制現(xiàn)場(chǎng)繼電器的通斷和將自己現(xiàn)在的狀況回饋給監(jiān)控中心。按照設(shè)計(jì)要求，控制板的程序流程圖如圖6所示。

2．3 數(shù)據(jù)集中器板的設(shè)計(jì)與GPRS板
2．3．1 數(shù)據(jù)集中器板的設(shè)計(jì)目的
數(shù)據(jù)集中器要能夠依次接收數(shù)據(jù)采集板采集得到的信息，并將所有的信息按照通信協(xié)議打包并通過(guò)串口將信息發(fā)送到GPRS模塊，通過(guò)GPRS將信息發(fā)送到服務(wù)器。同時(shí)，集中器要能夠接收遠(yuǎn)端控制中心的命令，并作出相應(yīng)的動(dòng)作，向控制器發(fā)送命令以控制現(xiàn)場(chǎng)情況。
2．3．2 數(shù)據(jù)集中器板的硬件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)集中器板的電源穩(wěn)壓電路、時(shí)鐘電路、射頻模塊及串口通信模塊與數(shù)據(jù)采集板電路相同，不再贅述。
由于需要處理的信息更多，所以數(shù)據(jù)集中器板選用ATmega162作為核心芯片。ATmega162是高性能、低功耗，RISC架構(gòu)的8位AVR微處理器。
2．3．3 GPRS模塊
GPRS模塊將數(shù)據(jù)集中器板集中打包的數(shù)據(jù)，通過(guò)中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器中，服務(wù)器軟件將信息提取存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)中。GPRS板選用EP220P模塊。
數(shù)據(jù)集中器板與GPRS板通過(guò)RS 232串口連接，由于EP220P模塊采用全透明的數(shù)據(jù)傳輸，只需要按照數(shù)據(jù)手冊(cè)設(shè)置好GPRS模塊的串口波特率，串口數(shù)據(jù)位，串口校驗(yàn)位，短信中心號(hào)碼，ID號(hào)，本地端口號(hào)，服務(wù)器IP地址，服務(wù)器端口號(hào)和通信協(xié)議TCP Client模式。
2．3．4 數(shù)據(jù)集中器的軟件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)集中器板采取輪循的方式，依次讀取數(shù)據(jù)采集板所采集的信息，當(dāng)信息采集完畢之后，將所有信息打包，把信息送到GPRS模塊之中，并隨時(shí)檢驗(yàn)遠(yuǎn)端收到的命令，校驗(yàn)正確之后，按照命令將命令發(fā)送到相應(yīng)的下位機(jī)板中。其系統(tǒng)流程圖如圖7所示。