光伏气象仪的设计与实现-光学工程专业论文.docxVIP

中图分类号 TP212 学校代码 10356 UDC 681.7 密级 公开 硕 士 学 位 论 文 MASTER DISSERTATION 光伏气象仪的设计与实现 Design and Implementation of Photovoltaic Weather Instrument 作 者 吴海啸 专业领域 光学工程 校内导师 陈华才 教授 校外导师 陈渝阳 高工 申请学位 工程硕士 论文类型 应用研究 二〇一五年六月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 中国计量学院 或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 中国计量学院 有关保留、使用学位论文的 规定。特授权 中国计量学院 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借 阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（必威体育官网网址的学位论 文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 致 谢 伴随着毕业论文的收笔，两年多的研究生生涯即将落下帷幕，回忆起两年 的点滴时光，心中充满了对身边亲人、朋友和导师的感激。 非常感激我的导师陈华才教授，老师带给我们的成长远胜于翰墨的力量可 以书写。在我攻读硕士学位的三年时光里，无论是生活上还是学习上都得到了 陈老师悉心的照顾和帮助。陈老师对待学生真诚认真，对待教育一丝不苟的精 神，永远值得我们学习。感谢陈老师课题组内的各位老师，特别是朱周红老师 指点学习上的疑惑，帮助我在专业技能上快速成长，同时也感谢研究生期间陪 伴在身边的同学、朋友，特别是经常在一起嬉戏成长的兄弟们。最后特别感谢 在本论文在写作过程中给予我很大帮助的赵健、牛荦和于朝凯等同学。 感谢实习的校外导师陈渝阳和公司的研发主管毛拾文经理、张建军高级工 程师，在公司实习的一年时间里，他们不仅给予我工作和专业知识上的无私指 导，也教会了我许多社会经验和做人的道理。感谢研发部的兄弟姐妹以及其他 部门的同事给我带来的欢笑与生活经验，很庆幸能够在实习的时候结交一群知 心好友。 一路走来，感谢一直鼓励支持我，为我默默付出的家人。 吴海啸 2015 年 6 月 I I PAGE PAGE IV 光伏气象仪的设计与实现 摘要：当今社会科技水平的高度发达在带给人类更好生活质量的同时，也 导致人类需要更多能源来满足自身日益扩大的需求。但是诸如天然气、煤、 石油这样的资源都不是可再生的，而且它们的总量也是极其有限的，总有 枯竭的一天。所以像太阳能这类可再生的无污染新型能源的使用，在当今 社会得到了高度的重视。在国家相关扶持政策的推动下，国内各个地方兴 建了大量的光伏电站。出于光伏电站的运行效率和安全方面的考虑，引进 相关的光伏监控系统显得尤为重要。 本课题提出的光伏气象仪就是针对光伏电站运行时的环境条件监控 而开发的。它能够及时的采集、储存、上传光伏电站所在地与光伏发电相 关的各类气象要素数据和光伏组件运行环境数据，用于光伏电站运行状态 的监测和控制。 本课题提出的光伏气象仪在软硬件方面都采用模块化的设计。在硬件 方面，光伏气象仪以 STM32F103 作为核心控制芯片，外围电路由数据传 输、数据采集、数据储存、液晶显示等模块构成。STM32 系列芯片是基 于 ARM Cortex-M 内核的，而 ARM Cortex-M 内核则是为要求高性能、低 成本、低功耗的嵌入式应用所专门设计。所以 STM32F103 十分适合在光 伏气象仪这类仪器仪表的设计中使用。在光伏气象仪的软件方面，光伏气 象仪移植了实时多任务系统 uC/OS-II，并对该系统进行了合理地剪裁使它 更好地适应光伏气象仪的硬件环境。在软件设计中引入实时多任务系统使 得光伏气象仪的硬件资源得到充分、有效地利用。与此同时，在该系统下 运行软件将分成监控、按键处理、通讯、数据储存等多个任务模块。这样 能提高光伏气象仪软件的可靠性，不会因为某个任务模块运行出错后影响 其它任务模块的正常运行而导致软件整体瘫痪。 关键词：光伏；气象要素；模块化；STM32；实时多任务系统 分类号：TP212；681.7 Design and Implementation of Photovoltaic Weather Instrument Abstract：With the con