1. 研究目的与意义
一、课题研究背景及意义
随着全球经济的高速发展，人类日常生活的丰富，人类对电力能源的需求日益加大，因此,迫切需要增加电力能源的供应。如今电能的生产主要依赖煤、石油、天然气等化石资源的开产和燃烧，在这过程中排放出的大量有害物质，比如SOz等，对环境产生了恶劣的影响，引发了诸如臭氧层空洞、酸雨、温室效应、海平面上升等各种环境问题。同时化石能源有限，且不可再生，人类面临能源危机，这极大限制了人类的生存和发展。所以开发和使用清洁环保的可再生能源，是人类要面临和重视的问题。太阳能是最具潜力的可再生能源之一，有着储量的无限性﹑存在的普遍性﹑利用的清洁性和实用的经济性,越来越被人们所青睐。太阳能发电，是最重要且最常规的电力能源供应方式之一。大力发展光伏产业,积极开展太阳能发电,在全球范围得到了空前重视,已成为全球各国可持续发展战略的重要组成部分。光伏发电作为太阳能发电的重要方式之一，它是利用太阳能电池板的光伏效应，将太阳光能直接转换为电能的一种发电系统。光伏阵列是光伏发电的重要组成部分，它是由大量光伏组件通过串联增压、并联增流的方式组成,是光伏发电的功率来源。它的正常工作与否直接影响了光伏发电的效率。由于质量和技术的原因,光伏阵列使用过程中会产生一些不可预估的故障,轻则导致整个阵列输出功率下降,系统效率下降,重则可能诱发火灾,造成严重的经济损失。现有的光伏阵列状态监测系统存在数据采集的准确性和传输的实时性不足。为此，设计光伏阵列状态监测系统，将先进的无线传感、无线通信技术与光伏发阵列相结合。
2. 研究内容与预期目标
一、主要研究内容：
1. 光伏阵列状态监测系统应根据系统功能的要求，采集出电压、电流、光照强度、温度的技术指标，完成总体方案的设计与说明；
2. 传输中物联网技术的选择，对比不同的短距离无线通信技术的传输距离，功耗，传输速率等，选择低功耗，长距离的Lora无线通信技术进行研究；
3. 研究方法与步骤
一、拟采用的研究方法
系统整体的设计方案，它包括系统软件与硬件的设计。其中硬件设计部分包括数据采集模块，信息处理模块，无线通信模块。无线通信技术使用LoRa，通过多个LoRa组网和pc端的LoRa多点对点的通信，进行数据的无线传输。传感器技术采用霍尔电流传感器、光敏传感器、温度传感器对光伏阵列进行电压、电流、光照强度、温度的监测。STM32丰富的片上资源,大大节约了硬件投资。STM32具有快速采样的高性能ADC、先进的电源及时钟管理、双看门狗等功能,从而大大提高了光伏阵列监测系统的实时性与可靠性,精度显著提高,同时功耗大为降低。
软件设计部分也包括检测模块程序和信息处理模块程序。
4. 参考文献
[1]叶興. 基于MQTT协议的光伏发电智能监控系统研究[D].华南理工大学,2020.
[2]廖婷,王彦,林俊宇,庄捷辉.基于LoRa的光伏控制电路设计与实现[J].仪表技术,2020(01):1-5.
[3]陈衍庆,余银犬.超低功耗无线传感器技术应用与智能状态监控[J].华东交通大学学报,2019,36(04):1-7.
5. 工作计划
| 序号 | 起讫日期 | 工作内容 |
| （1） | 2021年2月26日- 2021年3月10日 | 对研究课题《光伏阵列状态监测系统》进行调研和查阅文献资料 |
| （2） | 2021年3月10日- 2021年3月25日 | 确立系统整体的设计方案，通过调研了解整个系统大体的设计思路 |
| （3） | 2021年3月25日- 3月30日 | 研究系统硬件方面的设计，确定核心控制器、 LoRa、霍尔、光敏、温湿度、传感器
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| （4） | 2021年4月1日- 2021年4月10日 | 研究系统软件方面设计，进行检测模块程序和信息处理程序 |
| （5） | 2021年4月10日- 2021年4月20日 | 对设计好的软件与硬件进行联合调试，对实验结果进行误差分析，以求实验方案的改进 |
| （6） | 2021年4月20日- 2021年5月1日 | 设计过程中完成翻译英文文献《》的工作 |
| （7） | 2021年5月1日- 2021年5月10日 | 完成毕业设计的所有测试，最后进行论文的撰写 |
| （8） | 2021年5月10日- 2021年5月20日 | 整理毕设的相关资料，制作一个ppt，准备答辩 |
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