基于嵌入式系统的远程监控和控制系统的可再生能源

文摘

可再生能源的广泛应用能源来源(RES)需要集中监控和控制系统。让这些操作控制室独立,需要开发智能服务器和基于web的应用程序。成本是任何嵌入式系统设计的一个重要因素。本项目讨论小说的概念设计的成本有效的服务器/客户端嵌入式系统再生能源来源。这与ARM9嵌入式服务器开发控制器嵌入式Linux操作系统。低成本的客户设计用arm7microcontroller局域网连接。服务器/客户端连接在局域网系统和基于服务器的应用程序开发监控/控制客户端操作。服务器可以通过互联网访问的基于web的应用程序。它由子系统的服务器和多个客户端。端嵌入式系统是直接连接到个人可再生能源驱动特定的应用程序。服务器的嵌入式系统是中央系统通过局域网连接到不同的客户。这个服务器系统监控和控制所有客户的操作。服务器操作可以被监视和控制从任何基于网络的计算机通过网络。 This gives facility to administrator to control the operation of client from any corner of world & he need not required to be at control station were server is resided.

关键字

可再生能源(RES)升压转换器,LPC2378单片机,RJ 45岁的三星,Matlab, 10 base - t

介绍

在过去的一个世纪,看到消费ofnon-renewable能源moreenvironmental损伤比任何其他人类活动引起的。电力来自煤炭原始石油等化石燃料导致大气中高浓度的有害气体。这反过来又导致了今天面临的许多问题,如臭氧损耗和全球变暖。因此,替代能源已成为当今世界很重要的和相关的。这些来源,如太阳能和风能,永远不会疲惫,因此被称为再生。这些来源的系统,将电能转换为可再生能源系统。可再生能源是能源来自自然资源如阳光、风、雨、潮(海浪)&地热(生成热量从地球)。所有系统远程放置和发电,它存储在电池。作为一代和消费系统是远程放置,因此他们需要监控和集中控制系统。嵌入式系统的发展是需要今天的词由于嵌入式系统低成本的特点,低功耗、小尺寸等。嵌入式系统的发展可再生能源是分布在不同位置对开发人员是一项具有挑战性的任务。

以太网控制器使用ARM嵌入式系统提出了一些作者。他们在这里讨论以太网系统的设计及基于与手臂控制器。作者曾提出一个平台独立的嵌入式web服务器的实现及其集成。通过将网络引入控制网络,可以突破时空的限制,传统的控制网络和有效地实现遥感监测和实时控制设备。

基于互联网体系结构的嵌入式远程监控系统的一些关键问题。他们建议使用Java Applet动态页面设计改进的响应能力。嵌入式web服务器设计和建造作为一个扩展模块节点的无线传感器网络(WSN)。授权,允许互联网用户与传感器网络建立双向沟通。服务器使用有限的可用的硬件资源实现一个接口WSN节点和服务的动态HTML页面到远程用户。这是允许用户远程监控的操作基础上,定期下载感知数据,改变网络的操作模式。这里讨论了如何设计web服务器&设计web服务器使用的是JAVA语言。还他们讨论的问题与可再生能源资源相关数据可再生energyresources如何监控&如何收集集中式服务器。

提出了一个基于网络的嵌入式网络监控系统对可再生能源系统。通过使用一个低成本的网络通信模块(RCM 3700)作为一个web服务器,可以实现更好的网络安全,低功耗,体积小,易于使用与基于PC相比。

硬件

答:LPC2378

LPC2378是一个16/32位ARM7TDMI-S 512 k字节的程序Flash, 16 k字节的RAM,外部内存总线,RTC, 4 x 10位ADC 2.44, 2 x uart, 4 x, I2C, SPI, 2 x 32位定时器,7 x CCR, 6 x PWM, WDT, 5 v宽容的I / O,高达60 mhz操作。它与手臂JTAG标准连接器与ARM-JTAG 2 x10销布局forprogramming /调试。有一个可选的——跟踪连接器,128 x128像素12位彩色TFT LCD背光。它支持以太网100 mbit。MMA7620 3轴加速度计,两个RS232端口,两个司机和连接器,SD / MMC卡连接器,连接器UEXT I2C, SPI, RS232和电源连接add-onmodules射频链接,MP3,等等,红外线收发器,音频和音频插孔的麦克风和耳机,trimpot连接到ADC,复位电路与外部控制飞利浦ISP效用通过RS232接口,跳投ISP /运行模式,与四个方向操纵杆,推动行动,两个用户按钮,重置按钮,两个电压调节器3 v和5 v 800 ma电流。

b .三星S3C2440 ARM9

应用程序处理器,或SoC芯片(系统),是一个微处理器,专门部署架构在嵌入式系统中,如数码相机/摄像机、数字/智能电视和机顶盒,和汽车系统,等等。AnSoC运作频率从几百兆赫到几个GHz,和架构提供重要计算性能在低功耗水平在有限的空间。高端soc通常包含多个核心,使他们能够提供特殊性能等应用数字图像和多媒体设备。ARM核心系列是920吨。它的速度是300 mhz / 400 mhz。其特点是2410年代特征+相机接口。

c .太阳能电池板

太阳能板是一组太阳能光伏模块电连接,安装在支承结构。光伏模块是一个包装,组装太阳能电池连接。太阳能模块可以作为一个更大的光伏系统的一个组成部分,在商业和住宅应用程序生成和提供电力。每个模块由其直流额定输出功率在标准测试条件下(STC),通常范围从100到320瓦。模块的效率决定了模块的面积给出相同的额定输出- 8%高效230瓦特模块将有16%的有效面积的两倍230瓦特模块。一个太阳能模块只能产生有限的权力;大多数安装包含多个模块。光伏系统通常包括一组或一组太阳能模块,逆变器,有时一个电池和/或太阳能跟踪器和互连布线。

d .太阳辐射

光伏设备的效率取决于太阳辐射的光谱分布。太阳光源的辐射谱可能与黑体的光谱在6000 K附近。黑体在所有波长的吸收和发射电磁辐射。黑体辐射的波长的理论分布由普朗克定律的数学描述,建立关系和相互依赖关系的波长(或频率),黑体的温度和光谱分布.Fig.4.1显示了黑体辐射的光谱分布与外星和地面太阳辐射,研究光伏设备上的太阳辐射的影响是困难的,因为阳光在地球表面的光谱变化等因素影响的温度对太阳圆盘和外星空间的气氛的影响,在太阳和地球之间的平均距离,辐照太阳能约为1.353千瓦/ m2。在地球表面,辐照大约是1千瓦/ m2(这是一个只有参考价值,对地球表面的净辐射取决于许多因素)。

大肠集线器

中继器中心可以连接多个接口,并有助于确保可靠的通信通过检测碰撞,再生失踪的序言部分,和阻止交通没有接口。IEEE 802.3标准指定的功能支持单速的集线器但不禁止枢纽,支持多个速度。从一个接口接收交通,中继器重复交通中心,将它传递给每一个其他的连接接口。在使用集线器的网络中,每个界面看到所有其他接口的流量,只有两个例外。集线器阻止交通没有接口。和多速中心可能仅在必要时速度之间的转换。

远程监控系统的设计

它由子系统的服务器和多个客户端。端嵌入式系统是直接连接到个人可再生能源驱动特定的应用程序。服务器的嵌入式系统是中央系统通过局域网连接到不同的客户。这个服务器系统监控和控制所有客户的操作。服务器操作可以被监视和控制从任何基于网络的计算机通过网络。这给设备管理员控制的操作客户端从世界的任何角落&他需要不需要在控制站服务器是居住。网络设备监控系统的功能是收集现场设备的实时数据信息,发布通过一个Web表单,和远程发送数据的形式定义的数据传输方式。它应该提供灵活丰富的远程监控和诊断功能结合配置软件基于标准的浏览器。监控系统包括基本功能如下

f .动态发布实时数据

嵌入式Web服务器发布和动态刷新Web页面中的实时数据和历史数据的形式。远程客户端通过网络浏览实时信息。

g .远程参数设置

参数包括操作参数和设备条件。Web服务器执行写操作后从远程客户端收到请求的参数设置。控制功能包括远程测量、远程管理、远程控制和远程通信。收到遥控操作请求后,Web服务器的顺序控制命令来驱动相应的执行机构的监测系统。文档是指系统和模块的配置参数信息。下载功能下载的能力从Web服务器参数文件。上传参数文件的上传功能的能力从客户到Web服务器。监控系统分析和处理收集数据。这表明该设备在出现变态如果数据泛滥和异常。在这个时候,Web服务器发送相应的报警邮件自动通过网络及时通知经理维护设备。在设计报警功能,监控对象的自身特点和优先级应该考虑。它应该做多报警信号的加权处理,以确保所有重要的及时报警处理。 In addition, during the system normal operation, it can send the system running log to the designated email address based on user’s setting.Access level setting is not only in the traditional page-based form, but also in the flexible Object-based form. A single device and data collection point may become the Object. Thus, different important levels data point can be configured of different access level in same Page. Only the client which has the access level no lower than the level equipment required can performance the monitoring operation within its limits after the authentication of web server.

灵活的查询和报告是扩张丰富的监控系统的基本功能。提供实时数据和历史数据之间的比较分析,可以为管理者提供设备操作和维护信息从不同的角度。它还可以为设备的维护提供可靠的依据,大修、更新和转换。

h .端嵌入式系统设计

客户端嵌入followingapplications systemhas设计。监测电池的状态是通过太阳能充电系统,监视和控制状态的应用程序(风机照明公司),监视周围的温度,通过局域网与服务器交换信息

可再生能源的连接图如下图所示。这个框图清除电池将电荷不断通过太阳能电池板(可再生能源)之一。多个应用程序像风扇,灯等将运行在电池。设备将被监视和控制客户端嵌入系统,与服务器相连接。

它有四个开关接口选择程序菜单。感觉温度和蓄电池电压16 x2液晶显示器接口单片机的输出。多个应用程序界面上的通过继电器电路(如风扇和灯光控制)。嵌入式系统是围绕ARM7LPC2378单片机设计。

一、远程监控系统的结构设计

远程监控系统包括数据采集设备的本地Web服务器和远程监控主机。嵌入式远程监控系统完成数据收集在嵌入式平台和提供数据到远程主机通过TCP / IP协议fromWeb服务器。实现无人值守管理创造了条件。

ARM9核心板由S3C2410, FLASH和更快。三星S3C2410,98 RISC微处理器和高性价比的特点,低功耗、小尺寸和高集成。S3C2410开发使用ARM920T内核。降低系统总成本,S3C2410包括以下组件:单独16 kb指令和16 kb的数据缓存,MMU处理虚拟内存管理,LCD控制器(STN&TFT), NAND flash引导加载程序和系统管理器。

芯板构造闪存系统使用28 f128j3c芯片8 M×16位数据宽度。它建立了SDRAM内存系统使用两个HY57V561620BT芯片16位数据宽度和单片机32 mb的能力。64 MB的内部空间可以满足嵌入式操作系统的需求和各种复杂的算法操作。硬件平台扩展自适应10/100以太网接口的连接DM9000芯片是一个以太网MAC芯片。这个平台也有两个串口、USB主机和USB设备接口,音频接口,SD卡接口等等。USB主机接口可以连接USB移动存储设备和其他USB设备,如USB鼠标、USB键盘。USB设备接口可以与上层PC通信。方便操作和调试,平台装备液晶和触摸屏幕。设备的各种信号由传感器和A / D转换器转换为数字信号的信号调节后ADC0809芯片。可编程控制芯片控制A / D采集和数据传输的手臂。 The data can be published through web page form by embedded Web server, saved in SD card and displayed by LCD. For the purpose of providing equipment operating condition information facilitate, the system designed RS-232, USB and Ethernet data communication way.

这部分可以嵌入在设备作为一个独立的硬件模块。它可以收集设备状态信息通过A / D接口卡片,之后建立设备运行数据库记录分析和处理。根据设备运行状态它发送报警消息通过网络并提供历史数据查询的功能和信息文档管理。

j .嵌入式WEB服务器的设计

基于网络的嵌入式设备监测的思想是实现嵌入式HTTP服务的设备和设备Web服务器嵌入转换成控制设备。通过提供基于web的图形化管理界面对于互联网或局域网用户,它消除了特殊的客户端管理软件,实现网络中各种设备的统一管理。通过现有的公共通信网络,没有地域限制,使用标准的Web浏览器,用户可以直接访问Web服务器的嵌入式设备和性能远程监控诊断和维护网络上的所有节点。嵌入式系统是一种特殊的计算机系统资源有限和功能。在嵌入式系统中实现Web服务器的特点是本身。考虑大型动态数据交换的需要在设备监测、使用三星S3C2410作为平台,本文提出了一个解决方案来实现嵌入式Web服务器的嵌入式Linux操作系统环境。解决方案以常规Web设计技术为基础,结合嵌入式CGI(公共网关接口),ActiveX和Java Applet技术。它可以满足设备监控领域的应用需求。

k .嵌入式CGI

当http请求URL的外部扩展程序,Web服务器将客户端输入的表单数据环境变量。然后服务器启动外部扩展程序调用的参数实现过程中的环境变量。到Web服务器返回的结果将在HTML文档的形式。这一进程之间交换数据的Web服务器和外部扩展程序。CGI是动态交互的标准接口。根据CGI接口规范,应用程序和Web服务器之间的通信方法有环境变量,命令行,输入和输出的标准。不同的标准CGI,嵌入式CGI通常针对特定应用程序的实现基于嵌入式系统的特点的考虑。基于嵌入式网络设备状态监测系统,CGI有两个主要功能:实现用户身份验证的安全机制;当用户设置设备控制参数(如数据采集参数)通过浏览器,这些参数可以从http消息和正确处理进行分析。由于功能被大大简化,嵌入式CGI的解决方案具有以下特点:它不涉及复杂的过程在嵌入式CGI程序,所以没有必要设计作为一个独立的过程。它被称为作为一个HTTP请求处理过程的子函数。

仿真和结果

模拟部分的太阳能电池板直流电池将被指控和直流电压升压使用boost变换器,我们使用一个逆变器将直流电压转换为交流电压,然后给逆变器的输出升压变压器的matlab仿真。

太阳能电池板给两个输入像产生的电压和温度和辐照度取决于它的温度。太阳能电池板的输出存储在电池容量每小时7点。太阳maximum12v产生输出。由于直流电压最低水平我们增加了电压通过升压转换器,它升压dc 80伏特的电压。这里将直流电压转换为交流电压通过逆变过程的最大交流电压水平。一个逆变器输出给升压变压器,它的输入电压产生交流的正常供应。

结论和未来的工作

在这个阶段我设计了基于web的客户端系统的监测和控制的太阳能资源。我们,权力通过巴克提振转换器和存储在一个电池。这里有一个逆变器电路将它转换为交流电源。在我们的项目我监控所有输入参数,如电压、电流、功率等,通过网络发送在这个阶段我有模拟模型的太阳能电源和感兴趣的阅读所有的值。在第二阶段我要设计客户端服务器模式发送这些参数通过网络远程目的地。

引用

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