一種基于風光互補發電的物聯網遠程監控系統

2．1．2 數據采集板軟件設計
(1)通信協議的設定
在整個系統之中，具有無線射頻模塊的是數據采集板、數據集中器板和I／O控制板，在通信過程中，為保證通信的正確，需要對數據幀進行通信協議的設定，在數據幀結構中，數據統一設計成相同的組成部分，分別是起始位，地址位，數據位、校驗位與結束位。
(2)數據采集板程序的流程圖
控制系統要求做到數據實時的采集，并將采集到的現場信息按照通信協議進行打包，當接到集中器的上傳命令并確認正確后，立即將現場采集到的打包后數據信息發到集中器中。采集板的控制程序流程圖如圖5所示。

2．2 I／O控制板的設計
2．2．1 I／O控制板的硬件設計
現場開關信號通過光耦送至I／O控制板，當風機或光伏組件的電壓或者電流過高的時候，可能會損害系統或者負載，I／O控制板將通過控制繼電器來保護接入的負載。同時，I／O控制板可以將當前繼電器的狀態發送到控制中心并可以接收遠方控制中心的指令，開關繼電器，達到遠端控制現場的目的。
I／O控制板其單片機、串口通信模塊、電源穩壓模塊、射頻模塊及時鐘電路與數據采集板的設計相同，不再贅述。I／O控制板與數據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控制板的軟件設計
根據I／O控制板的設計目的，I／O控制板要實時監控輸入信號，當發生異常時，要主動切斷與繼電器相連的負載，以保證整個系統的安全。同時，還可以接收監測遠端控制中心通過無線射頻模塊發送的控制信息，控制現場繼電器的通斷和將自己現在的狀況回饋給監控中心。按照設計要求，控制板的程序流程圖如圖6所示。

2．3 數據集中器板的設計與GPRS板
2．3．1 數據集中器板的設計目的
數據集中器要能夠依次接收數據采集板采集得到的信息，并將所有的信息按照通信協議打包并通過串口將信息發送到GPRS模塊，通過GPRS將信息發送到服務器。同時，集中器要能夠接收遠端控制中心的命令，并作出相應的動作，向控制器發送命令以控制現場情況。
2．3．2 數據集中器板的硬件設計
數據集中器板的電源穩壓電路、時鐘電路、射頻模塊及串口通信模塊與數據采集板電路相同，不再贅述。
由于需要處理的信息更多，所以數據集中器板選用ATmega162作為核心芯片。ATmega162是高性能、低功耗，RISC架構的8位AVR微處理器。
2．3．3 GPRS模塊
GPRS模塊將數據集中器板集中打包的數據，通過中國移動網絡發送到服務器中，服務器軟件將信息提取存儲至數據庫中。GPRS板選用EP220P模塊。
數據集中器板與GPRS板通過RS 232串口連接，由于EP220P模塊采用全透明的數據傳輸，只需要按照數據手冊設置好GPRS模塊的串口波特率，串口數據位，串口校驗位，短信中心號碼，ID號，本地端口號，服務器IP地址，服務器端口號和通信協議TCP Client模式。
2．3．4 數據集中器的軟件設計
數據集中器板采取輪循的方式，依次讀取數據采集板所采集的信息，當信息采集完畢之后，將所有信息打包，把信息送到GPRS模塊之中，并隨時檢驗遠端收到的命令，校驗正確之后，按照命令將命令發送到相應的下位機板中。其系統流程圖如圖7所示。