一种基于风光互补发电的物联网远程监控系统

2．1．2 数据采集板软件设计
(1)通信协议的设定
在整个系统之中，具有无线射频模块的是数据采集板、数据集中器板和I／O控制板，在通信过程中，为保证通信的正确，需要对数据帧进行通信协议的设定，在数据帧结构中，数据统一设计成相同的组成部分，分别是起始位，地址位，数据位、校验位与结束位。
(2)数据采集板程序的流程图
控制系统要求做到数据实时的采集，并将采集到的现场信息按照通信协议进行打包，当接到集中器的上传命令并确认正确后，立即将现场采集到的打包后数据信息发到集中器中。采集板的控制程序流程图如图5所示。

2．2 I／O控制板的设计
2．2．1 I／O控制板的硬件设计
现场开关信号通过光耦送至I／O控制板，当风机或光伏组件的电压或者电流过高的时候，可能会损害系统或者负载，I／O控制板将通过控制继电器来保护接入的负载。同时，I／O控制板可以将当前继电器的状态发送到控制中心并可以接收远方控制中心的指令，开关继电器，达到远端控制现场的目的。
I／O控制板其单片机、串口通信模块、电源稳压模块、射频模块及时钟电路与数据采集板的设计相同，不再赘述。I／O控制板与数据采集板不同之处为继电器电路和光耦隔离输入电路。继电器电路选用的是欧姆龙公司的产品OMRON_G5Q-12VDC。输入电路采用光耦隔离，选用最为常用的光耦隔离芯片TIL113。
2．2．2 I／O控制板的软件设计
根据I／O控制板的设计目的，I／O控制板要实时监控输入信号，当发生异常时，要主动切断与继电器相连的负载，以保证整个系统的安全。同时，还可以接收监测远端控制中心通过无线射频模块发送的控制信息，控制现场继电器的通断和将自己现在的状况回馈给监控中心。按照设计要求，控制板的程序流程图如图6所示。

2．3 数据集中器板的设计与GPRS板
2．3．1 数据集中器板的设计目的
数据集中器要能够依次接收数据采集板采集得到的信息，并将所有的信息按照通信协议打包并通过串口将信息发送到GPRS模块，通过GPRS将信息发送到服务器。同时，集中器要能够接收远端控制中心的命令，并作出相应的动作，向控制器发送命令以控制现场情况。
2．3．2 数据集中器板的硬件设计
数据集中器板的电源稳压电路、时钟电路、射频模块及串口通信模块与数据采集板电路相同，不再赘述。
由于需要处理的信息更多，所以数据集中器板选用ATmega162作为核心芯片。ATmega162是高性能、低功耗，RISC架构的8位AVR微处理器。
2．3．3 GPRS模块
GPRS模块将数据集中器板集中打包的数据，通过中国移动网络发送到服务器中，服务器软件将信息提取存储至数据库中。GPRS板选用EP220P模块。
数据集中器板与GPRS板通过RS 232串口连接，由于EP220P模块采用全透明的数据传输，只需要按照数据手册设置好GPRS模块的串口波特率，串口数据位，串口校验位，短信中心号码，ID号，本地端口号，服务器IP地址，服务器端口号和通信协议TCP Client模式。
2．3．4 数据集中器的软件设计
数据集中器板采取轮循的方式，依次读取数据采集板所采集的信息，当信息采集完毕之后，将所有信息打包，把信息送到GPRS模块之中，并随时检验远端收到的命令，校验正确之后，按照命令将命令发送到相应的下位机板中。其系统流程图如图7所示。