[发明专利]一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池户外工作特性监测技术领域，特别是涉及一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统。

背景技术

随着传统能源日渐枯竭以及近年来光伏产业的蓬勃发展，光伏系统在国民经济的各个领域中的应用愈发广泛。以往经验表明，不同材料的太阳能电池在户外恶劣条件下的工作特性会都受到较大的影响。尤其在高温差、高湿度或气候变化频繁的环境下，这一影响就更为明显。然而在一些资源、环境及野外监测领域中，太阳能电池供电又几乎是其唯一的选择。在这一前提下，对太阳能电池的户外工作监测就尤为必要。监测结果不仅可提供在特定的环境条件下前端系统设计的参考，而且会对太阳能电池单元的设计改进提供依据。此外一些基于新材料、新工艺的太阳能电池的工作特性、产品一致性等指标亦需通过户外场测获得。

以往的一些测试方法所采用的仪器成本偏高、系统搭建复杂且接入测试的单元数目受限。近年来嵌入式技术的发展为太阳能电池户外环境条件下的监测提供了简便易行、高性价比的解决手段。通过大量监测数据获得测试的统计分布则更能对太阳能电池的工作特性进行标定。且户外气候环境千差万别，很多是无法通过实验室环境模拟得到的。由实际环境得到的监测数据更具有实用意义。而如果引入工业无线网络作为传输手段，则进一步简化了测试场地的建设，压缩了成本。尤其是对一些需要经常变换测试场地或常规组网较为困难的太阳能电池工作特性监测系统建设有着较为重要的意义。在对太阳能电池的监测中，还需要对日照、温度等环境气象信息等进行采集，以便建立电池工作特性与环境数据之间的对应关系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，实现了在户外条件下对较大数量的太阳能电池进行工作特性跟踪监测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，包括上位机和监测节点，所述监测节点通过电阻矩阵扫描获得I-V曲线，并对环境温湿度及太阳能电池板表面温度分别进行采集；所述上位机采用轮询机制对各监测节点的监测数据进行查询，其数据传输使用ZigBee透传。

所述上位机通过读写串口实现利用ZigBee通道对各监测节点进行轮询操作。

所述上位机进行数据处理时用“索引数组”控件将字节数组的所有内容提取出来，然后取有用组合计算出结果传到输出数组。

所述监测节点由PIC16F877A单片机实现；所述PIC16F877A单片机的RD端口用于驱动电阻矩阵，RC0端口用于控制太阳能电池板的输入选通，RB1端口和RB2端口用于连接用于采集太阳能电池板表面温度及周围环境温湿度的传感器；RA0端口与RA1端口用于接入太阳能电池板输出电压分压值与太阳能电池板输出电流的检测数据，RB6端口、RB7端口与MCLR端口用于向PIC16F877A单片机中下载程序；所述PIC16F877A单片机在接收到上位机针对自身的查询命令后，选通太阳能电池板与电阻矩阵的连接，之后控制电阻矩阵的并联状态，采集一组相互对应的电流-电压数据，然后获取由温湿度传感器与太阳能表面温度传感器发来的环境参数，之后通过ZigBee无线模块回传到上位机。

所述PIC16F877A单片机的通过控制RC0端口的线上电压来控制三极管的导通截止，由此实现太阳能电池板输出的选通。

所述太阳能电池板输出电流的检测数据采用MAX4376芯片进行采集，所述MAX4376芯片的RS+端与RS-端之间接一电阻，当有电流流经所述电阻时，在该电阻上产生的电压被MAX4376芯片放大，并由MAX4376芯片的输出端输出至PIC16F877A单片机。

所述太阳能电池板表面温度使用探头封装的DS18B20温度传感器进行采集，所述DS18B20温度传感器与PIC16F877A单片机通过1-wire方式连接。

所述电阻矩阵为采用MOS管加负载电阻的方式实现的电阻矩阵。

有益效果