网络化数据采集系统在风光互补电厂中的应用

杨玮琰

（新疆有色金属研究所乌鲁木齐830000）

网络化数据采集系统在风光互补电厂中的应用

杨玮琰

（新疆有色金属研究所乌鲁木齐830000）

随着我国社会水平的提升，经济步伐的推进，我国的电力事业也在这个过程中得到了较大程度的发展。其中，风光互补电厂能够充分的对自然界的风能、太阳能进行利用，并通过一系列的转换向负载提供稳定的输出。在本文中，将就网络化数据采集系统在风光互补电厂中的应用进行一定的研究与分析。

网络化数据采集系统风光互补电厂应用

1 引言

可再生能源已经是我国现今大力开发的能源类型，并为此新建了很多的基础设施。其中，风光互补电厂能够通过对自然界太阳能、风能的利用，来获得较为稳定的电力输出，可以说是一种非常绿色、性价比高的能源发电系统。但是，在这部分风光互补电厂建设中，其大多处于我国较为偏远的地区，能否对这部分电站的运行情况进行进行良好的监控，对于电站的安全、稳定运行具有着非常重要的意义。对此，就需要通过网络化数据采集系统的建立对其做好远程监控工作。

2 基于CAN总线的网络化数据采集系统分析

在本系统中，以CAN总线为基础，以上、下位机的方式进行设计。其中下位机就在风光互补电厂中首先建立一部分CAN的数据采集节点。根据本系统的建设目的与设计方式，使用了AT89C52单片机负责对现场设备的传感器信号进行采集，在A/D转换器将这部分数据进行一定的转化之后再开展更为深入的分析工作，对这部分数据处理完毕之后通过CAN总线将其传输到上位机之中。而在上位机方面，则是通过ARM7处理器的应用来实现，并通过嵌入式系统OS的移植对整个系统的运行负责，能够对下位机经过处理、传输过来的数据进行更进一步的处理与分析，最终通过系统中GPRS模块的应用对相关数据进行无线传输。而在本系统中，使用了MC39i作为系统的GPRS模块，具有接口电路简单、应用方便等优点。

3 基于CAN总线的数据采集节点设计

CAN是由德国为汽车工业发展所设计出的一类串行通信协议，经过一段时间的应用与发展，其逐渐具有了更高的数据传输率、实时性、信息可靠性以及更远的传输距离，使其已经不再仅仅局限应用于原有的汽车工业之中，在现今社会的电力系统、安防系统以及工业现场中也得到了非常广泛的应用。

在本系统CAN总线设计之中，通过AT89C52处理器的应用对发电站实时的蓄电池状态、风力与太阳能发电以及电能输出的规模与质量等做好一系列采集工作，并在数据采集完毕之后对其进行适当的处理与分析。而在对这部分数据处理完毕之后，则会通过总线收发器的应用将这部分参数发送到CAN总线之中，并通过上位机的应用对其进行更进一步的数据处理。其中，总线控制器型号为SJA1000，主要负责物理层与链路层；总线收发器为89C250，负责CAN总线的接收与发送工作。而在整个电路数据采集电路中，则将SJA1000作为主线控制器、AT89C52作为最小系统、6N137作为高速光电耦合器、82C250作为总线驱动器。

3.1TCP/IP协议栈的实现

在本网络数据采集系统中，其实现功能的核心就是需要保证系统能够较为完整的对TCP／IP协议栈进行实践。同时，由于TCP／IP协议栈自身构造与原理较为复杂，且本采集系统为嵌入式系统，需要直接同硬件实现交流，对此，就需要我们能够在该系统中对原有的TCP／IP协议根据本系统设计需求对其进行适当的简化。

以IP协议为例，在发电站中，其在日常运行过程中所产生的运行参数会通过CAN的传输将其传送到上位机中心节点位置，而当这部分数据在通过无线技术传送到电站运行监控中心之前，则需要通过一定的方式对原有的TCP／IP协议进行适当的处理：首先，会将这部分所获取的数据通过UDP协议对其实现良好的封装，之后，再在PP协议中通过ip-send（）函数的应用完成IP的封装任务。在封装完毕后，再通过PPP协议格式对所获得IP信息进行进一步的封装，并最终通过系统中MC39i模块的应用对这部分数据进行无线发送。

3.2 μC/OS－Ⅱ操作系统在ARM7核微处理器上的移植

将一个实时内核能够以一定的方式在系统之外的微处理器上实现运行操作，则可以称之为移植功能，即一种特定的、专门对微处理器所编写的软件代码。而在对μC／OS－Ⅱ系统进行实际应用中，则应当根据其中具体的CPU型号通过汇编语言的应用编写出同该CPU型号具有密切联系的代码。之所以这样操作，则是因为在μC／OS－Ⅱ系统中，当其对寄存器数据进行读取时，仅仅能够通过汇编语言的方式实现功能的运行。

在满足μC／OS－Ⅱ系统需求的基础上，我们要想将该系统中的内核能够在另一个处理器中能够运行，则需要提供以下3个文件：

（1）在OS_CPU.H这个头文件中，我们需要对同编译器不存在关联的数据类型进行适当的定义，并对所要应用堆栈的增加方向以及堆栈所具有的数据类型做好制定工作；

（2）需要对部分同ARM具有关联的软中断进行恰当的定义，在OS_CPU_C.C中，该源文件中所具有的函数大多数都同μC／OS－Ⅱ堆栈初始化任务具有着较多的关联；

（3）而在OS_CPU_A.S这个源文件中，其中较为主要的则为中断退出时所需要调用的切换函数、时钟节拍中断服务函数以及多任务环境运行的最高优先级函数等。

3.3GPRS模块MC39i的驱动设计

之前已经提到过，使用了MC39i作为本系统的GPRS无线模块。在该设备中，其通过转换芯片同UTRT0口保持连接，具有着9针RS232接口。而在该模块同LPC2214之间实现的控制功能则需要通过AT命令的应用对全双工通信功能进行实现。

在该模块对系统数据实现网络传输之前，首先需要通过PPP协议的应用将该无线模块接入到互联网之中。对于PPP协议来说，其位置位于整个系统的数据链路层，可以说是专门为两个对等实体数据包进行传输而设计的，通过该可扩展链路协议的建立，则能够帮助我们更好的对系统数据链路实现配置与测试工作，并能够通过NCP的应用对不同类型的网络层协议进行配置与实现，在此过程中，也可以通过多种网络层协议的应用更好地满足应用需求。当整个系统启动功能完成之后，则需要对无线传输模块的工作频率以及相关参数进行设置，并在这部分设置工作完成之后再通过PPP协议的以及拨号功能的应用完成协商任务，最后通过系统IP的应用实现无线模块同互联网的连接功能。

4 结束语

风能、太阳能是我国目前大力开发的一种无污染、可再生能源类型，通过风光互补电厂的建设，能够更好的起到节约能源、降低发电成本的作用。而通过具有较高数据传输率、性能可靠以及更远传输距离CAN总线的应用，则能够帮助我们在对电站数据采集点进行构件的基础上将电站的重要运行数据以无线网络的形式传输到控制中心，能够更好的帮助电站在实时监控的情况下以安全、稳定的方式得到运行。

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收稿：2015-02-03

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2015.04.035