专利名称：嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，尤其是能监测太阳能光伏组件的电压、接线盒的温度、是否被移动，并将监测结果通过无线射频信号实时传输出去的监测模块。
背景技术：
光伏行业尤其是我国光伏应用方面，处于高速增长阶段。目前的太阳能光伏发电系统存在着一系列的不利因素，无法发挥应用的作用，主要原因是系统故障定位困难、受阴影遮蔽、天气环境影响大以及缺乏维护。由于太阳能光伏发电系统是由一系列太阳能组件电池串并联而成，单个的组件效率下降或损坏会带来系统整体的效率大幅下降。目前的太阳能光伏发电系统大多是新建的系统，随着使用年限的增长，系统维护的成本不断增加。在出现太阳能组件质量问题的时候，一般的处理方法要么是置之不理，要么是停机逐板检测。 置之不理会引起太阳能板发电效率不一带来的“失配”问题，会带来整体发电效率的大幅降低。而停机逐板检测，往往需要耗时几天的时间，人力成本和停机损耗都很巨大。因此不论哪种方法，都会给带来巨大的损失。而在发电系统实际运行过程中，由于阴影、碎片、污垢、 鸟粪、电池板老化、电池板尺寸不统一、云雾遮盖或其他因素造成了投资回报率的大大降低，这也是很多项目达不到预期效果的重要原因。因此如何及时发现各种问题，并能优化挽回损失是一个亟待解决的问题。另外，太阳能发电系统往往安装于人烟稀少或者楼宇屋顶处，由于安装地点比较难以看护，因此偷盗太阳能电池板的现象时有发生，一块太阳能板被盗，整个系统就无法正常运行，会给用户带来巨大的损失。
发明内容为了克服现有的太阳能光伏组件故障监测和定位困难以及防止盗窃现象，本实用新型提供一种嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，该模块嵌入到太阳能光伏组件的接线盒中，与接线盒中的旁路二极管并联，可以实时监测太阳能光伏组件的电压、接线盒温度信息，并通过无线射频信号将这些信息传送到远程终端。当太阳能组件被移动时，该模块可以实时发出报警信号。本实用新型的有益效果是，通过实时监测每个组件的状态信息，使故障检测和故障排除达到快速，高效，可以大大降低光伏发电系统的维护成本并防止盗窃现象的发生。由于采用无线传输的方式，无需重新布线。本实用新型的技术方案是一种嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，安装于电池片接线盒内，与接线盒中的旁路二极管并联，实时把电池片的电压、接线盒温度传送到监控中心。电源电路为系统各部分提供稳定的电源输入；电压测量电路把电池片的电压的采样模拟信号送入CPU，CPU通过内部AD转化为数字信号；温度检测电路把温度值转化为电压信号后给CPU，CPU通过内部AD把电压信号转化为数字信号。防盗报警电路把电池板的移动信号转化为脉冲信号给CPU ；掉电检测把电池板是否有正常工作转化为电压信号给CPU。CPU把各种信号通过无线收发电路，发送给监控中心。所述嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块由一个用于接收和发送数据的无线模块、一个微处理器、一个用于给系统提供电能的电源电路、一个用于测量电压的电压测量电路、一个用于测量温度的温度测量电路、一个用于电池片防盗的防盗报警电路、一个用于检测电池片是否工作的掉电检测电路组成。所述的无线模块与微处理器相连，所述电源电路的输出分别与无线模块、微处理器、电压测量电路，温度测量电路、防盗报警电路、掉电检测电路相连，所述的电压测量电路与微处理器相连，所述的温度测量电路与微处理器相连，所述的防盗报警电路与微处理器相连，所述的掉电检测电路与微处理器相连。所述无线模块由无线收发芯片TO，晶振XA2，切换开关TO，天线P4及外围的一些电容和电阻组成。无线收发芯片TO的1脚与滤波电容C39、滤波电容C41、滤波电容C42、滤波电容C43、电源VCC连接，无线收发芯片U5的2脚与电感L7、电容C35连接，电感L7与电阻R20连接，电阻R20的另一端与电源VCC连接，电容C35的另一端与电感L5、电容C40、电感L8连接，电阻R22的一端与电容C40的另一端、电感L8的另一端连接，电阻R22的另一端与地连接，电感L5的另一端与电容C37、电感L6连接，电容C37的另一端与地连接，电感 L6的另一端与电容C36连接，电容C36的另一端与切换开关U6的3脚连接，无线收发芯片 U5的3脚与电感L4、电容以9连接，电感L4的另一端与无线收发芯片U5的3脚、电容C30 连接，电容C30的另一端与地连接，电容C29的另一端与切换开关TO的1脚连接，切换开关的5脚与电容C32连接，电容C32的另一端与电容C33、电感L3连接，电容C33的另一端接地，电感L3的另一端与电容C34、天线P4连接，电容C34的另一端接地，切换开关的6脚与无线收发芯片U5的9脚和电容以8连接，电容C28的另一端接地，切换开关的4脚与无线收发芯片U5的8脚和电容C38连接，电容C38的另一端接地，无线收发芯片U5的7脚与单片机U3的32脚连接，无线收发芯片U5的13脚与单片机U3的31脚连接，无线收发芯片U5 的14脚与单片机U3的30脚连接，无线收发芯片U5的15脚与单片机U3的四脚连接，无线收发芯片U5的16脚与单片机U3的观脚连接，无线收发芯片U5的17脚与单片机U3的 27脚连接，无线收发芯片U5的20脚与单片机U3的沈脚连接，无线收发芯片U5的18脚与晶振XA2的一端连接，无线收发芯片U5的19脚与晶振XA2的另一端连接。无线收发芯片 U5的12脚与电源VCC连接，滤波电容C31和U5的12脚相连，无线收发芯片U5的10脚与滤波电容以6和滤波电容C25连接，滤波电容以6的另一端接地，滤波电容C25的另一端接地。所述微处理器为CPU，内部包含EEPROM、AD转换电路。所述电源电路包括稳压芯片TD1509、稳压芯片)(C6206P，二极管D2，续流二极管D3 及其外围电阻电容组成。太阳能电池片的输入电压与稳压芯片Ul的1脚和滤波电容C7连接，滤波电容C7的另一端与地连接，续流二极管D3的负端与电感Ll和稳压芯片Ul的2脚连接，续流二极管D3的另一端与地连接，电感Ll的另一端与滤波电容C8、分压电阻R7、二级管D2的正端连接，滤波电容C8的另一端与地连接，分压电阻R7的另一端与分压电阻R4 和稳压芯片Ul的3脚连接，滤波电容C5并联在电阻R7两端，分压电阻R4的另一端与地连接，稳压芯片Ul的4脚、5脚、6脚、7脚、8脚与地连接，二极管D2的另一端与超级电容C45 的正端、滤波电容C2、稳压芯片U2的3脚连接，超级电容C45的另一端与地连接，滤波电容 C2的另一端与地连接，稳压芯片U2的2脚给单片机系统和无线模块供电，稳压芯片U2的1脚与地连接。所述电压测量电路包括分压电阻R3、电阻Rll组成。分压电阻R3的一端与太阳能电池片的输入电压连接，另一端与分压电阻R11、单片机U3的58脚连接，分压电阻Rll的另
一端与地连接。所述温度测量电路包括热敏电阻NTC，电阻R21，电容C44组成。热敏电阻NTC — 端与VCC相连，另一端与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与地相连，电容C44与热敏电阻NTC并联。所述防盗报警电路包括颠倒开关Si，电阻R10，电容C17组成。颠倒开关一端与地相连，另一端与电阻RlO相连，电阻RlO的另一端与VCC相连，电容C17与颠倒开关并联。所述掉电检测电路电阻R13，电阻R9，电阻R15，电容C16，电容C12，三极管Q4组成。分压电阻R13—端与太阳能电池片的输入电压连接，另一端分别与三极管Q4的基极和分压电阻R15连接，该分压电阻R15的另一端与地连接，电容C16与电阻R15并联，该三极管Q4的集电极与电阻R9，滤波电容C12和单片机U3的36脚相连。所述电阻R9的另一端与VCC连接，所述电容C12的另一端与地连接，该三极管Q4的发射极与地连接。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的电路原理图。图2是本实用新型的实施例接线图。在附图2中，1表示太阳能电池片接线盒，2是本实用新型嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，3和4表示本实用新型嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块与太阳能电池片接线盒的连线。
具体实施方式
[0018]在图1中，一个输入电压为8-45v的电压，经过U1(TD1509)转化为5V电压，通过二极管D2后给超级电容供电，再通过U2(XC6206P)转化为3. 3V电压给U3，U5及其外围电路供电。电压测量电路包括采样电路；太阳能电池板的电压通过电阻R3、Rll进行分压取样送入CPU，CPU通过内部的AD转化为数字信号，再通过spi 口发送到无线收发芯片U5，无线收发芯片TO再把电压送入监控中心，监控中心根据本块电池片的电压和周围的电池片的电压来判断电池片是否正常工作。掉电检测电路把输入的电压经过电阻R13和电阻R15分压后，如果电压能使三极管Q4导通，则PWRDN输出低电平，表示外部太阳能输入正常，反之则说明，外部太阳能电池片没有工作，是通过超级电容C45供电的。温度检测电路是通过热敏电阻NTC和电阻R21实现的，通过单片机内部的A/D转换测量出VT点的电压值，再根据VT点的电压值，算出NTC的电阻值，再通过NTC的电阻与温度的表格，算出温度值。防盗检测电路是通过电阻RlO和颠倒开关Sl实现的，电池片平时是朝着一个方向静止不动的，一旦有人盗窃电池片，电池片的位置会发生变化，从而使颠倒开关Sl导通，BJ
6点输出低电平，送入单片机，从而使单片机知道有人盗窃电池片，单片机再通过无线收发芯片U5，把盗窃信号送入监控屏幕，从而达到报警的目的。
权利要求1.一种嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，其特征是安装于电池片接线盒内，与接线盒中的旁路二极管并联，所述嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块由一个用于接收和发送数据的无线模块、一个微处理器、一个用于给系统提供电能的电源电路、一个用于测量电压的电压测量电路、一个用于测量温度的温度测量电路、一个用于电池片防盗的防盗报警电路、一个用于检测电池片是否工作的掉电检测电路组成，所述的无线模块与微处理器相连，所述电源电路的输出分别与无线模块、微处理器、电压测量电路，温度测量电路、防盗报警电路、掉电检测电路相连，所述的电压测量电路与微处理器相连，所述的温度测量电路与微处理器相连，所述的防盗报警电路与微处理器相连，所述的掉电检测电路与微处理器相连。
2.根据权利要求1所述的嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，其特征是所述无线模块由无线收发芯片U5，晶振XA2，切换开关U6,天线P4及外围的一些电容和电阻组成；无线收发芯片TO的1脚与滤波电容C39、滤波电容C41、滤波电容C42、滤波电容C43、电源VCC连接，无线收发芯片U5的2脚与电感L7、电容C35连接，电感L7与电阻R20连接，电阻R20的另一端与电源VCC连接，电容C35的另一端与电感L5、电容C40、电感L8连接，电阻R22的一端与电容C40的另一端、电感L8的另一端连接，电阻R22的另一端与地连接，电感L5的另一端与电容C37、电感L6连接，电容C37的另一端与地连接，电感L6的另一端与电容C36连接，电容C36的另一端与切换开关U6的3脚连接，无线收发芯片U5的3脚与电感L4、电容以9连接，电感L4的另一端与无线收发芯片U5的3脚、电容C30连接，电容C30 的另一端与地连接，电容C29的另一端与切换开关U6的1脚连接，切换开关的5脚与电容 C32连接，电容C32的另一端与电容C33、电感L3连接，电容C33的另一端接地，电感L3的另一端与电容C34、天线P4连接，电容C34的另一端接地，切换开关的6脚与无线收发芯片 U5的9脚和电容以8连接，电容C28的另一端接地，切换开关的4脚与无线收发芯片U5的 8脚和电容C38连接，电容C38的另一端接地，无线收发芯片U5的7脚与单片机U3的32脚连接，无线收发芯片U5的13脚与单片机U3的31脚连接，无线收发芯片U5的14脚与单片机U3的30脚连接，无线收发芯片U5的15脚与单片机U3的四脚连接，无线收发芯片U5 的16脚与单片机U3的观脚连接，无线收发芯片U5的17脚与单片机U3的27脚连接，无线收发芯片U5的20脚与单片机U3的沈脚连接，无线收发芯片U5的18脚与晶振XA2的一端连接，滤波电容C31和U5的12脚相连，无线收发芯片U5的19脚与晶振XA2的另一端连接；无线收发芯片U5的12脚与电源VCC连接，无线收发芯片U5的10脚与滤波电容C26 和滤波电容C25连接，滤波电容C26的另一端接地，滤波电容C25的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，其特征是所述微处理器为CPU，内部包含EEPROM，AD转换电路。
4.根据权利要求1所述的嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，其特征是所述电源电路包括稳压芯片TD1509、稳压芯片)(C6206P，二极管D2，续流二极管D3及其外围电阻电容组成；太阳能电池片的输入电压与稳压芯片Ul的1脚和滤波电容C7连接，滤波电容 C7的另一端与地连接，续流二极管D3的负端与电感Ll和稳压芯片Ul的2脚连接，续流二极管D3的另一端与地连接，电感Ll的另一端与滤波电容C8、分压电阻R7、二级管D2的正端连接，滤波电容C8的另一端与地连接，分压电阻R7的另一端与分压电阻R4和稳压芯片 Ul的3脚连接，滤波电容C5并联在电阻R7两端，分压电阻R4的另一端与地连接，稳压芯片Ul的4脚、5脚、6脚、7脚、8脚与地连接，二极管D2的另一端与超级电容C45的正端、滤波电容C2、稳压芯片U2的3脚连接，超级电容C45的另一端与地连接，滤波电容C2的另一端与地连接，稳压芯片U2的2脚给单片机系统和无线模块供电，稳压芯片U2的1脚与地连接。
5.根据权利要求1所述的嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，其特征是所述电压测量电路包括分压电阻R3、电阻Rll组成；分压电阻R3的一端与太阳能电池片的输入电压连接，另一端与分压电阻R11、单片机U3的58脚连接，分压电阻Rll的另一端与地连接。
6.根据权利要求1所述的嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，其特征是所述温度测量电路包括热敏电阻NTC，电阻R21，电容C44组成；热敏电阻NTC —端与VCC相连， 另一端与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与地相连，电容C44与热敏电阻NTC并联。
7.根据权利要求1所述的嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，其特征是所述防盗报警电路包括颠倒开关Si，电阻R10，电容C17组成；颠倒开关一端与地相连，另一端与电阻RlO相连，电阻RlO的另一端与VCC相连，电容C17与颠倒开关并联。
8.根据权利要求1所述的嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，其特征是所述模块组成部件为电阻R13，电阻R9，电阻R15，电容C16，电容C12，三极管Q4 ；所述掉电检测电路分压电阻R13—端与太阳能电池片的输入电压连接，另一端分别与三极管Q4的基极和分压电阻R15连接，该分压电阻R15的另一端与地连接，电容C16与电阻R15并联，该三极管Q4的集电极与电阻R9，滤波电容C12和单片机U3的36脚相连，所述电阻R9的另一端与 VCC连接，所述电容C12的另一端与地连接，该三极管Q4的发射极与地连接。
专利摘要一种嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块，安装于电池片接线盒内，与接线盒中的旁路二极管并联，实时把电池片的电压、接线盒温度传送到监控中心。嵌入式太阳能光伏组件状态实时监测模块由一个用于接收和发送数据的无线模块、一个微处理器、一个由于给系统提供电能的电源电路、一个用于测量电压的电压测量电路、一个用于测量温度的温度测量电路、一个用于电池片防盗的防盗报警电路、一个用于检测电池片是否工作的掉电检测电路组成。电源电路为系统各部分提供稳定的电源输入；电压测量电路把电池片的电压的采样模拟信号送入CPU，CPU通过内部AD转化为数字信号；温度检测电路把温度值转化为电压信号后给CPU，CPU通过内部AD把电压信号转化为数字信号。防盗报警电路把电池板的移动信号转化为脉冲信号给CPU；掉电检测把电池板是否有正常工作转化为电压信号给CPU。CPU把各种信号通过无线收发电路，发送给监控中心。
文档编号G01K7/22GK202166729SQ201120065890
公开日2012年3月14日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者徐敏, 杨恒, 王辉 申请人:无锡英臻科技有限公司