太阳能热水工程数据采集器可靠性设计与实现
这是一篇关于太阳能热水工程,数据采集器,可靠性,电磁兼容,Linux,Docker的论文, 主要内容为热水工程作为太阳能热利用系统主要应用形式,已成为我国清洁能源推广与可持续发展的重要方式。为实现工程的信息化管理和智能化控制,对数据进行实时采集是太阳能系统状态监测与实时控制的前提和基础。尤其在相对恶劣的环境下,数据采集器可靠运行就显得尤为重要。本文针对工程应用中存在的数据易丢失、通信易受干扰、程序易崩溃和软件功能不稳定等影响数据采集的因素,利用阻抗匹配、电路滤波和PCB优化设计技术,完成了数据采集器可靠性设计。经过硬件和软件可靠性测试表明:系统满足稳定性强、适用性广和可靠性高的设计要求。本研究主要包括以下三个方面:(1)为了提高采集器的电磁兼容性,选择基于ARM 9架构的三星Exynos 4 Quad核心板,对电源、RS485、RS232、USB和以太网的接口采取隔离、接地、滤波和浪涌保护等措施,进行电路原理图设计。对电源模块、通信模块、存储模块和计量模块采取减少噪声源电平、阻断干扰传播途径和增强敏感器件抗干扰能力等措施,进行PCB布局和布线设计,完成了数据采集器的硬件可靠性设计。(2)分析软件系统可靠性及特点,移植U-boot引导程序和Linux内核到数据采集器中,以搭建稳定可靠的应用程序运行环境。其次,完成了系统功能可靠性设计,包括以下四部分:搭建SSH服务器,以实现便捷的远程登录;建立MySQL数据库,以实现数据分布式存储与备份;搭建NFS客户端,以实现远程文件更新;采用B/S与C/S架构相结合的框架,以实现安全高效的网页发布。最后,运用Docker工具,将系统打包成镜像存储于容器中,以实现快速布属性设计。(3)首先,利用平均无故障时间对系统可靠性进行了分析,并给出可靠性预计结果。其次,对系统硬件进行电磁兼容性抗扰度试验,测试结果表明改进后数据采集器的抗扰度有很大提高,满足数据采集器硬件可靠性要求。最后,对软件的远程登录、数据存储、网页发布和文件更新等功能进行了测试,结果满足软件可靠性要求。通过以上工作,本文设计的数据采集器在硬件抗扰度和软件功能上达到了预期效果,满足实际工程中数据采集器可靠性的要求。
太阳能热利用系统数据采集器研制
这是一篇关于太阳能热水系统,数据采集器,Linux,ARM cortex-A9,SSH,NFS,MySQL的论文, 主要内容为太阳能作为一种可再生的清洁能源,近几年在我国得到了广泛应用。目前,太阳能利用主要以光电和光热为主,其中光热利用在我国应用市场占有率已经高达80%。然而,传统的光热利用工程由于信息化程度较低,缺少专门的信息服务平台,无法实时获得系统运行数据,对系统稳定性和相关节能指标进行分析。研究工作旨在开发一种集远程登录、本地数据库存储、网页发布和远程软件更新为一体的多功能数据采集器,为太阳能热利用系统的远程监控平台实现实时数据采集、能量计量统计、故障诊断报警和能耗审计公示等功能提供支持。以太阳能热水系统为应用对象,对国内近十年的太阳能热水工程发展情况进行调查。参照相关国家标准,对市场应用较广的双水箱式结构热水系统进行数据采集点的设计和计量方法的研究。根据现有μC/OS-II平台数据采集器的应用测试结果做出改进与优化,主要优化内容如下:(1)在硬件方面,将原先STM32芯片更换为ARM cortex-A9架构的三星Exynos 4 Quad芯片,克服现有数据采集器因处理器能力受限无法移植复杂应用的难题。(2)在软件方面,将μC/OS-II系统升级为Linux系统,结合B/S与C/S框架消除现有数据采集器只能在上位机查看数据的限制。(3)在远程控制方面,搭建安全高效的SSH服务器,避免现有数据采集器因网络不稳定,造成控制指令丢失带来的风险。(4)在文件更新方面,移植NFS客户端,实现远程文件同步功能,免去开发人员必须到达现场进行文件更新的不便。(5)在数据存储方面,移植My SQL数据库,实现数据分布式存储,解决传统C/S模式因数据中心崩溃造成的数据丢失问题。经过反复测试与修改,优化后的数据采集器不仅达到预期设计效果,而且为后期太阳能热利用系统高端应用提供良好的平台支撑。
太阳能热水工程数据采集器可靠性设计与实现
这是一篇关于太阳能热水工程,数据采集器,可靠性,电磁兼容,Linux,Docker的论文, 主要内容为热水工程作为太阳能热利用系统主要应用形式,已成为我国清洁能源推广与可持续发展的重要方式。为实现工程的信息化管理和智能化控制,对数据进行实时采集是太阳能系统状态监测与实时控制的前提和基础。尤其在相对恶劣的环境下,数据采集器可靠运行就显得尤为重要。本文针对工程应用中存在的数据易丢失、通信易受干扰、程序易崩溃和软件功能不稳定等影响数据采集的因素,利用阻抗匹配、电路滤波和PCB优化设计技术,完成了数据采集器可靠性设计。经过硬件和软件可靠性测试表明:系统满足稳定性强、适用性广和可靠性高的设计要求。本研究主要包括以下三个方面:(1)为了提高采集器的电磁兼容性,选择基于ARM 9架构的三星Exynos 4 Quad核心板,对电源、RS485、RS232、USB和以太网的接口采取隔离、接地、滤波和浪涌保护等措施,进行电路原理图设计。对电源模块、通信模块、存储模块和计量模块采取减少噪声源电平、阻断干扰传播途径和增强敏感器件抗干扰能力等措施,进行PCB布局和布线设计,完成了数据采集器的硬件可靠性设计。(2)分析软件系统可靠性及特点,移植U-boot引导程序和Linux内核到数据采集器中,以搭建稳定可靠的应用程序运行环境。其次,完成了系统功能可靠性设计,包括以下四部分:搭建SSH服务器,以实现便捷的远程登录;建立MySQL数据库,以实现数据分布式存储与备份;搭建NFS客户端,以实现远程文件更新;采用B/S与C/S架构相结合的框架,以实现安全高效的网页发布。最后,运用Docker工具,将系统打包成镜像存储于容器中,以实现快速布属性设计。(3)首先,利用平均无故障时间对系统可靠性进行了分析,并给出可靠性预计结果。其次,对系统硬件进行电磁兼容性抗扰度试验,测试结果表明改进后数据采集器的抗扰度有很大提高,满足数据采集器硬件可靠性要求。最后,对软件的远程登录、数据存储、网页发布和文件更新等功能进行了测试,结果满足软件可靠性要求。通过以上工作,本文设计的数据采集器在硬件抗扰度和软件功能上达到了预期效果,满足实际工程中数据采集器可靠性的要求。
光伏功率优化器软件无线升级系统的设计与实现
这是一篇关于光伏功率优化器,无线升级技术,IAP技术,数据采集器的论文, 主要内容为光伏发电产业是有效利用太阳能发电的重要方式之一,并且能在一定程度上缓解不可再生能源短缺的压力。现有的光伏功率优化器系统已经具有单块光伏板的最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)功能和光伏板矩阵受阴影遮挡时自动采取措施降低系统失配损失功能,然而,关于功率优化器软件的程序更新问题仍然没有被解决,这使得系统中已投入使用的功率优化器软件不能够满足用户程序升级更新的需求。由于现有的设备在工作时不便拆卸且不能作为单独个体接入互联网,所以通过设备JTAG接口的升级方案和互联网远程升级方案都不适合本系统。因此,研发一种既不影响功率优化器的可用性又便捷高效的软件升级方法是十分必要的。光伏发电系统主要由上位机软件、数据采集器,功率优化器和太阳能电池板这四部分组成,本文以光伏功率优化器为研究对象,提出了一种基于射频通信技术和IAP(In Application Programming,在应用编程)技术的功率优化器软件无线升级系统的设计方案,并在分析和研究的基础上,实现并验证了该方案。在具体工作上,本文完成了功率优化器和数据采集器的硬件电路设计、传统IAP技术的改进设计和IAP无线多次升级系统的设计与实现。功率优化器采用STM32系列的芯片作为微控制器,通过射频通信技术接收待升级的可执行文件,经过软件版本控制和数据完整性校验后,采用IAP改进技术对自身的Flash存储器进行擦写,最终实现设备软件的可靠升级。之后,在数据采集器的配合下,将本次升级的版本信息,文件大小等信息上传至上位机监控软件,以便维护人员对功率优化器的可视化管理。此外,本次系统设计采用TCP/IP通信协议实现数据采集器与上位机间的通信,经过测试证明通信可靠,并通过软件设计确保了待升级文件的准确性;最后,详细阐述了功率优化器软件多次无线升级技术和版本回退功能的设计与实现,保证了功率优化器软件无线升级系统的稳定性。在完成了实物制作和软件编写之后,对无线升级系统进行了整体功能测试,并分析测试结果,对实际问题逐一解决,以保障系统安全可靠的工作。本文解决了现有系统的部分不足,搭建了一个稳定、健壮、可多次无线升级、易维护的无线监控平台,对系统应用于其他方面的无线升级有着普遍意义。
基于RS485网络的远程集中抄表系统设计与实现
这是一篇关于RS485,总线网络,公共交换电话网(PSTN),单片机,远程集中抄表,数据采集器,数据集中器的论文, 主要内容为本论文主要介绍了基于主从式RS485网络远程集中抄表技术,通过与公共网络特别是公共电话网(PSTN)的组合,实现多表多设备的远程抄表以及远程控制等管理功能。可以为智能化小区的民用水、电、气、热等资源管理监控以及工业中生产管理提供一个可靠的通讯平台。 论文详细描述了远程集中抄表系统实现的核心部分——数据通讯过程的设计和实现。系统包括两个部分:基本部分是数据采集器和数据集中器构成的本地抄表通讯网络,其通讯部分采用RS485总线网络。另一部分是数据远程通讯与计算机抄表管理软件,即计算机抄表软件通过调制解调器(modem)以电话网为媒介实现的远程通讯及数据管理部分。公共电话网络具有无处不在,通讯成本低廉,真正远程通讯的特点,在实际应用中具有实用、易用性,因此论文在这部分采用了公共电话网络实现这一过程。 论文主要内容分为五章,第一章对远程集中抄表系统进行简要概述。第二章论述了远程集中抄表系统的多种设计方案及论文方案选择。第三章简要介绍了论文设计中采用的单片机及关键芯片。第四章是基于RS485总线的数据集中器和数据采集器的设计,论文着重介绍了RS485网络数据通讯硬件设计和软件实现,详细描述了各个环节的通讯过程。第五章是数据远程通讯和计算机抄表管理软件的设计和实现,重点是计算机与数据集中器在公共电话网的支持下的数据通讯过程、计算机抄表管理软件的设计及实现整个系统最终实现结果。 论文中设计的是一个开放的系统,只要采用统一的协议标准,不同厂家的相同标准的设备、表具的入网就不存在任何问题。系统组网灵活,拆分、组合可以得到不同等级的应用,多种通讯技术可在系统中并存、互补,这就大大提高了整个远程集中抄表系统实现的可用性和实用性。
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