太陽能供電的水位無線監(jiān)測系統(tǒng)設計

由泰悶能壤睡瞬蕊逮茺線盛瓣黍紼菠諦孫陸梅,,何井彪z(1.吉林化工學院自動化系,吉林132022;2.吉林熱電廠,吉林132021摘要:介紹了采用太陽能供電的水位無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計和太陽能供電的電源管理系統(tǒng)。由太陽能供電的水位無線監(jiān)測系統(tǒng)是由太陽能供電電源管理系統(tǒng)、433MHz無線傳輸模塊和RS一485網(wǎng)絡組成。其中太陽能供電電源管理系統(tǒng)由太陽能極板、太陽能充電控制電路和蓄電池組組成,太陽能供電源管理系統(tǒng)具有智能控制,實現(xiàn)對蓄電池組充電、蓄電池組過充電保護、負載反接保護以及低溫加熱等功能,并且具有安裝維護簡單、使用壽命長等特點。太陽能是當代清潔、無污染的可再生能源,因此具有推廣價值。433MHz無線傳輸模塊能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠方通信,用RS一485實現(xiàn)遠端多點的數(shù)據(jù)連結,以解決單片機之間的長距離數(shù)據(jù)傳輸。關鍵詞:太陽能供電;無線監(jiān)測;水位;電源管理中圖分類號:TM615;TP29文獻標識碼:A文章編號:1004—9649(200609.0053-030引言近年來,由于松花江水流不穩(wěn)和岸邊水質變差,吉林熱電廠在松花江中心通過戽頭直接取水時,常常有垃圾、水草、浮冰等堵塞戽頭攔污網(wǎng)的情況,直接給生產(chǎn)帶來影響。為解決這一問題,需要對取水戽頭的內外水位進行實時自動監(jiān)測,但由于無法直接向松花江中心供電,使得自動監(jiān)測系統(tǒng)不能被應用。根據(jù)以上實際情況,設計了由太陽能供電的無線自動檢測系統(tǒng)。1系統(tǒng)組成及主要功能在無線測量系統(tǒng)中,設有2個無線測量分站,分別放置于2個松花江江心戽頭上,2個戽頭相距150m,它們距岸邊無線測量主機約100m。無線主機通過485網(wǎng)絡連接數(shù)字遠方監(jiān)測儀表及上位機,如圖l所示。主機每3s發(fā)出單字節(jié)命令(含地址,分機接到命令后,根據(jù)命令碼的結構更換測量周期,同時將原來測量的最新數(shù)據(jù)傳給主機,主機再將數(shù)據(jù)傳給各網(wǎng)絡儀表及上位機。如果主機不發(fā)命令,分機自動以原來的測量周期進行測量。主機呼叫分機的命令碼及含義如表1所示。無人無線自動測量,要解決以下問題:(1配備蓄電池以備晚間及陰雨天使用。(2盡可能節(jié)約電源,在待機的非測量時間內,關閉測量回路,只有在測量周期結束時才啟動測量電路。(3配備電源管理電路,防止電池過充電;能夠測量電池電壓及充電電流并傳給主機。(4配備站內溫度測量及管理電路,當溫度低于零下10℃時,自動加熱保溫;當溫度高于50℃時,自動切斷太陽能電源。(5配有智能自適應的測量管理模式,當電池電壓低于12V時,自動進入間歇300s的測量模式。表1主機呼叫分機命令碼及含義Tab.1TheorderSandtheirImp|.cationsformainengineca¨ingsub—engine圖1水位無線監(jiān)測系統(tǒng)原理Fig.1Thepr.ncipIeOfradiomOnItOr.ngsystemforwaterIeVeI收稿日期:2005-06—12作者簡介:孫陸梅(196l-,女,吉林人,副教授,從事電工電子技術及其應用方面的研究。E-mail:sun—lu—mei@126.com53{萬方數(shù)據(jù)2硬件結構液位變送器采用兩線制液位傳感器,24V供電,輸出(4~20mA。用PTl00做溫度傳感器,無線數(shù)傳模塊為FC201E,工作頻段為433MHz,通過模塊所帶調試軟件設定通道編號?？罩袀鬏斔俾蕿?200b/s,采用透明傳輸模式。硬件原理如圖2所示。在圖2中,由基準參考源TL431及9014組成了共地的精密恒流源,其負載是精密標準100Q電阻及3路PTloo溫度傳感器,這3個溫度傳感器分別用來檢測站內工作溫度、環(huán)境溫度及江水水溫。在程序處理上以精密100Q標準電阻溫度作參考,無需考慮環(huán)境溫度對電路造成的溫漂。通過AT89C51單片機控制雙四選一模擬開關CD4052選中其中一路,再經(jīng)AD620放大后加到通道模數(shù)轉換器TLC2543通道IN4中。圖2水位無線監(jiān)測系統(tǒng)電路Fiq.2ThecirCuitOf舊di0mOnit0r.nasVstemfOrwaterlevel液位信號直接由與之串聯(lián)的100Q精密電阻取樣送入TLC2543的IN5中。電池電壓及充電電流經(jīng)分壓分流電阻取樣后再由LM358緩沖送給TLC2543通道IN7、IN8中。無線主機的串行口由HCl25切換分時使用,由程序控制。當選擇無線模塊時,向模塊發(fā)出控制指令,接收無線數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理完后,將串口切換到隔離485網(wǎng)絡,向二次儀表及上位機傳送數(shù)據(jù)。源,由可控逆變產(chǎn)生。這部分耗電相對較大,因此只有在1個測量周期結束時啟動。整個啟動及測量時間小于2s,數(shù)據(jù)傳送時間小于0.6s。盡可能使系統(tǒng)消耗少的電能。(2為防止電池過充電,設有限壓電路,一旦電池電壓超過13.8V,限壓電路工作,太陽能電量將由20Q、10W吸收。這一點非常有用,冬季可以起保溫作用;夏季,當溫度大于50℃時,由熱耦開關斷開太陽能。4系統(tǒng)軟件及遠方數(shù)據(jù)處理為了有一個良好的人機界面,無線主機采用中文液晶模塊OCM4X8C,進入一級主菜單,通過3個按鍵選擇,選擇其中一項進入二級菜單。各二次儀表根據(jù)自己的地址選擇處理不同的數(shù)據(jù)。表2是無線主機接收的數(shù)據(jù)格式實例。表2無線主機接收數(shù)據(jù)格式Tab.2ThedatafOrmatbyreceiVedmainengine3電源管理問題5應用情況(1待機電源為+5V電源,由12V蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓產(chǎn)生。測量的±5V電源及液位變送器的+24V電這套由太陽能供電的無線自動檢測系統(tǒng)投入使54;萬方數(shù)據(jù)用后,解決了向松花江中心供電的問題,實現(xiàn)了對戽頭內外水位進行實時自動無線監(jiān)測,及時排除戽頭封堵,使因戽頭封堵帶來的生產(chǎn)故障大大降低?？刂品桨妇哂休^高的可靠性,優(yōu)化的設計方法還可用于其他場所的遠方監(jiān)測設計中。該系統(tǒng)在不傳輸信號時遠方功耗較低,減少了維護次數(shù),全面考慮了工作環(huán)境對監(jiān)測裝置的影響,特別是北方冬季低溫的影響。通過在吉林熱電廠實際應用,該系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量穩(wěn)定,水位監(jiān)測故障率大大降低,電源及系統(tǒng)的工作穩(wěn)定可靠,所有指標均達到了設計標準。該系統(tǒng)可用于需要到江(湖或河中心取水的企業(yè),能滿足其取水遠方監(jiān)測的需求。(責任編輯駱平DesignOfradiomOIlitonngsystemfbrwaterleVelu.singpOwersuppHedbysOlarenergySUNLu-meil,HEJing-bia02(1.JilinInstituteofChemicalTechnology,Jilin132022,China;2.JilinHeatPowerPlant,Jilin13202l,ChinaAbstr挑t:ThedesignofradiomonitoringsystemforwaterlevelusingpowersuppliedbysolaLrenergywasintroduced,andthesolar—poweredpowermanagementsystemwasalsodescribed.ThisradiomonitoringsystemofwaterleVelismadeupofsola卜poweredpowermanagementsystem,433MHzradiotmnsmissionmoduleandRS—485network.Thesolar-poweredpowermanagementsystemiscomposedofsolarenergyplate,solarenergychargecontmlsystemandstomgebattery,whichiswithintelligentcontroltoimplementchargingstoragebattery,pmtectingoverchargeofstoragebattery,wrongconnectionofloadandheatingatlowtempemture.Moreovertheotherch踟cteristicsofthissystemareeasysetup,8implemaintenaIlceandlong—m.SincesolarenergyiscleaIl,訕tll叫tpoⅡudonandrenewable,也issystemisValu棚etopoplllarize印plication.433MHzradiotransmissionmodulecanrealizethelong-distancesignalcommunication.RS一485networkcanmakeremotemulti—pointdataconnection,whichcansolve山elong-distancedatatransmissionamongmicm—contmllers.Keywords:powersuppliedbysolarenergy;mdiomonitoringsystem;waterleVel;powermanagementsystem由國國際電力電工展"成為國內首個獲U同國際認可昀電力展贊金始自1986年的“中國國際電力展EPChina”,每年輪流于北京及上海舉行,一直備受業(yè)界推祟?！爸袊鴩H電力展”獲得全球展覽業(yè)協(xié)會UFI獲準為認可展覽會,成為首個國內獲得此優(yōu)質展覽認可的電力展會?！?006中國國際電力展”(“第十一屆國際電力設備及技術展覽會”暨“第四屆國際電機工程及電工裝備展覽會”將于2006年10月31—11月3日在北京中國國際展覽中心舉行。UFI認可是展覽會在參展及參觀服務上質量的保證。“中國國際電力展”目前是唯一獲國家電力監(jiān)管委員會及中國電力企業(yè)聯(lián)合會、五大電力集團公司及兩大電網(wǎng)公司全力支持的國際性專業(yè)電力展會。本屆“中國國際電力電工展”共有8個海外官方展團參展,包括英國BEAMA、德國聯(lián)邦經(jīng)濟技術部、美國駐華使館商務處、韓國電氣工業(yè)協(xié)同組合(KEMC,以及首次組團參展的法國UBI、印度IEEMA、新加坡RIET及韓國KOEMA。來自德國、英國、法國、瑞士、意大利等21個國家及地區(qū)的展商共300多家,將為中國電力行業(yè)引進嶄新技術及設備。展會還得到大型企業(yè)的鼎力支持,包括3M、ABB、蘇司蘭(Suzlon、杜邦(Dupont、艾默生網(wǎng)絡能源(E?merson、日立(Hitachi、日本AE帕瓦、西門