太陽(yáng)能供電的水位無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由泰悶?zāi)苋浪踩锎€盛瓣黍紼菠諦孫陸梅,,何井彪z(1.吉林化工學(xué)院自動(dòng)化系,吉林132022;2.吉林熱電廠,吉林132021摘要:介紹了采用太陽(yáng)能供電的水位無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和太陽(yáng)能供電的電源管理系統(tǒng)。由太陽(yáng)能供電的水位無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由太陽(yáng)能供電電源管理系統(tǒng)、433MHz無(wú)線傳輸模塊和RS一485網(wǎng)絡(luò)組成。其中太陽(yáng)能供電電源管理系統(tǒng)由太陽(yáng)能極板、太陽(yáng)能充電控制電路和蓄電池組組成,太陽(yáng)能供電源管理系統(tǒng)具有智能控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池組充電、蓄電池組過充電保護(hù)、負(fù)載反接保護(hù)以及低溫加熱等功能,并且具有安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。太陽(yáng)能是當(dāng)代清潔、無(wú)污染的可再生能源,因此具有推廣價(jià)值。433MHz無(wú)線傳輸模塊能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)方通信,用RS一485實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端多點(diǎn)的數(shù)據(jù)連結(jié),以解決單片機(jī)之間的長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸。關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能供電;無(wú)線監(jiān)測(cè);水位;電源管理中圖分類號(hào):TM615;TP29文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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(zhì)變差,吉林熱電廠在松花江中心通過戽頭直接取水時(shí),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(duì)取水戽頭的內(nèi)外水位進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè),但由于無(wú)法直接向松花江中心供電,使得自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能被應(yīng)用。根據(jù)以上實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了由太陽(yáng)能供電的無(wú)線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。1系統(tǒng)組成及主要功能在無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)中,設(shè)有2個(gè)無(wú)線測(cè)量分站,分別放置于2個(gè)松花江江心戽頭上,2個(gè)戽頭相距150m,它們距岸邊無(wú)線測(cè)量主機(jī)約100m。無(wú)線主機(jī)通過485網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)字遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)儀表及上位機(jī),如圖l所示。主機(jī)每3s發(fā)出單字節(jié)命令(含地址,分機(jī)接到命令后,根據(jù)命令碼的結(jié)構(gòu)更換測(cè)量周期,同時(shí)將原來測(cè)量的最新數(shù)據(jù)傳給主機(jī),主機(jī)再將數(shù)據(jù)傳給各網(wǎng)絡(luò)儀表及上位機(jī)。如果主機(jī)不發(fā)命令,分機(jī)自動(dòng)以原來的測(cè)量周期進(jìn)行測(cè)量。主機(jī)呼叫分機(jī)的命令碼及含義如表1所示。無(wú)人無(wú)線自動(dòng)測(cè)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(jī)的非測(cè)量時(shí)間內(nèi),關(guān)閉測(cè)量回路,只有在測(cè)量周期結(jié)束時(shí)才啟動(dòng)測(cè)量電路。(3配備電源管理電路,防止電池過充電;能夠測(cè)量電池電壓及充電電流并傳給主機(jī)。(4配備站內(nèi)溫度測(cè)量及管理電路,當(dāng)溫度低于零下10℃時(shí),自動(dòng)加熱保溫;當(dāng)溫度高于50℃時(shí),自動(dòng)切斷太陽(yáng)能電源。(5配有智能自適應(yīng)的測(cè)量管理模式,當(dāng)電池電壓低于12V時(shí),自動(dòng)進(jìn)入間歇300s的測(cè)量模式。表1主機(jī)呼叫分機(jī)命令碼及含義Tab.1TheorderSandtheirImp|.cationsformainengineca¨ingsub—engine圖1水位無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理Fig.1Thepr.ncipIeOfradiomOnItOr.ngsystemforwaterIeVeI收稿日期:2005-06—12作者簡(jiǎn)介:孫陸梅(196l-,女,吉林人,副教授,從事電工電子技術(shù)及其應(yīng)用方面的研究。E-mail:sun—lu—mei@126.com53{萬(wàn)方數(shù)據(jù)2硬件結(jié)構(gòu)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(wú)線數(shù)傳模塊為FC201E,工作頻段為433MHz,通過模塊所帶調(diào)試軟件設(shè)定通道編號(hào)。空中傳輸速率為1200b/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(zhǔn)參考源TL431及9014組成了共地的精密恒流源,其負(fù)載是精密標(biāo)準(zhǔn)100Q電阻及3路PTloo溫度傳感器,這3個(gè)溫度傳感器分別用來檢測(cè)站內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)電阻溫度作參考,無(wú)需考慮環(huán)境溫度對(duì)電路造成的溫漂。通過AT89C51單片機(jī)控制雙四選一模擬開關(guān)CD4052選中其中一路,再經(jīng)AD620放大后加到通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543通道IN4中。圖2水位無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電路Fiq.2ThecirCuitOf舊di0mOnit0r.nasVstemfOrwaterlevel液位信號(hào)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(wú)線主機(jī)的串行口由HCl25切換分時(shí)使用,由程序控制。當(dāng)選擇無(wú)線模塊時(shí),向模塊發(fā)出控制指令,接收無(wú)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(luò),向二次儀表及上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。源,由可控逆變產(chǎn)生。這部分耗電相對(duì)較大,因此只有在1個(gè)測(cè)量周期結(jié)束時(shí)啟動(dòng)。整個(gè)啟動(dòng)及測(cè)量時(shí)間小于2s,數(shù)據(jù)傳送時(shí)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(shè)有限壓電路,一旦電池電壓超過13.8V,限壓電路工作,太陽(yáng)能電量將由20Q、10W吸收。這一點(diǎn)非常有用,冬季可以起保溫作用;夏季,當(dāng)溫度大于50℃時(shí),由熱耦開關(guān)斷開太陽(yáng)能。4系統(tǒng)軟件及遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)處理為了有一個(gè)良好的人機(jī)界面,無(wú)線主機(jī)采用中文液晶模塊OCM4X8C,進(jìn)入一級(jí)主菜單,通過3個(gè)按鍵選擇,選擇其中一項(xiàng)進(jìn)入二級(jí)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(wú)線主機(jī)接收的數(shù)據(jù)格式實(shí)例。表2無(wú)線主機(jī)接收數(shù)據(jù)格式Tab.2ThedatafOrmatbyreceiVedmainengine3電源管理問題5應(yīng)用情況(1待機(jī)電源為+5V電源,由12V蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓產(chǎn)生。測(cè)量的±5V電源及液位變送器的+24V電這套由太陽(yáng)能供電的無(wú)線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)投入使54;萬(wàn)方數(shù)據(jù)用后,解決了向松花江中心供電的問題,實(shí)現(xiàn)了對(duì)戽頭內(nèi)外水位進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)無(wú)線監(jiān)測(cè),及時(shí)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(shè)計(jì)方法還可用于其他場(chǎng)所的遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)中。該系統(tǒng)在不傳輸信號(hào)時(shí)遠(yuǎn)方功耗較低,減少了維護(hù)次數(shù),全面考慮了工作環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)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(shí)際應(yīng)用,該系統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)量穩(wěn)定,水位監(jiān)測(cè)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(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。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(yuǎn)方監(jiān)測(cè)的需求。(責(zé)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(guó)國(guó)際電力電工展"成為國(guó)內(nèi)首個(gè)獲U同國(guó)際認(rèn)可昀電力展贊金始自1986年的“中國(guó)國(guó)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?guó)國(guó)際電力展”獲得全球展覽業(yè)協(xié)會(huì)UFI獲準(zhǔn)為認(rèn)可展覽會(huì),成為首個(gè)國(guó)內(nèi)獲得此優(yōu)質(zhì)展覽認(rèn)可的電力展會(huì)?！?006中國(guó)國(guó)際電力展”(“第十一屆國(guó)際電力設(shè)備及技術(shù)展覽會(huì)”暨“第四屆國(guó)際電機(jī)工程及電工裝備展覽會(huì)”將于2006年10月31—11月3日在北京中國(guó)國(guó)際展覽中心舉行。UFI認(rèn)可是展覽會(huì)在參展及參觀服務(wù)上質(zhì)量的保證?！爸袊?guó)國(guó)際電力展”目前是唯一獲國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)及中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)、五大電力集團(tuán)公司及兩大電網(wǎng)公司全力支持的國(guó)際性專業(yè)電力展會(huì)。本屆“中國(guó)國(guó)際電力電工展”共有8個(gè)海外官方展團(tuán)參展,包括英國(guó)BEAMA、德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部、美國(guó)駐華使館商務(wù)處、韓國(guó)電氣工業(yè)協(xié)同組合(KEMC,以及首次組團(tuán)參展的法國(guó)UBI、印度IEEMA、新加坡RIET及韓國(guó)KOEMA。來自德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、瑞士、意大利等21個(gè)國(guó)家及地區(qū)的展商共300多家,將為中國(guó)電力行業(yè)引進(jìn)嶄新技術(shù)及設(shè)備。展會(huì)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(luò)能源(E?merson、日立(Hitachi、日本AE帕瓦、西門