1、另一个应用是在远程部署收集可再生能源系统的气象资料和模块性能数据，特别是光伏（PV）的安装。气象资料正在收集包括风速，风向，降水，环境温度，大气压力，相对湿度，光照和太阳。一个光伏系统性能监测，因此，需要适当的气候参数进行记录。数据采集系统被广泛应用于可再生能源的应用，以便收集有关数据已安装的系统性能为评估目的。一个真正的风能和太阳能的潜力测量用于确定一个孤立的可再生能源的规格。许多数据采集系统已经开发，以收集和处理这些数据，以及监测系统的可再生能源在经营绩效，以评估其性能。一个数据采集系统的设计和监测这两个光伏充电电池和抽水系统的性能。一个A / D转换器接口与微控制器为基础的单位记录了传感
2、器的信号盘，而所收集的数据是在本地EPROM中。由微控制器收集到的数据传送到电脑，带有RS - 232串行连接，他们在那里作进一步处理中。同样的架构已太阳能辐射和环境温度的测量实现。一种不同的办法已经制定并提出。商业数据记录装置已被用来衡量一个光伏发电的混合柴油系统的气象和业务参数。所收集的数据传送到PC机通过RS - 232串行接口，在那里被加工使用LabVIEW数据采集软件。然而，数据记录装置缺乏灵活性相比，具有数据采集卡的方法，同时，此外，它不能被用于可再生能源系统的控制。一个设计方法的共同特点是，上面所述微控制器为基础的数据记录装置是用来测量感兴趣的信号接口，通过一个RS - 232串
3、行接口所收集的数据到PC。然而，串行数据传输限制了系统性能，如果先进的控制能力是需要的。综合数据可再生能源系统监控采集系统已经研制成功。设置的传感器用于测量大气和土壤条件，数量以及关于由混合产生的能量光伏/风力发电机发电系统，如光伏阵列电压和电流，风力发电机的速度。所收集的资料进一步处理，并显示在监视器和磁盘存储。所有这些数据采集系统具有非常广泛的应用，由于用户的需求。为此我们设计的无线测量系统会受到欢迎，也受到共同感兴趣的用户。另一个气象数据的应用，是产生典型气象年（TMY）数据。事实上，三种方法已被用于发电TMY数据集热带环境中使用的10年期间的气象数据（1995-2004年）由四站13。
4、因此，为了验证这些方法中，作者比较了全球平均每月辐射TMY方法和10年每小时获得的数据。此外，作者比较了月平均气温，相对湿度和TMY方法和10年风速每小时获得的数据变化。由于空气温度和风速的3小时内的数据，这些都是数学插值获得每小时雨量数据。10分钟平均太阳辐射再次平均，给予每小时平均太阳辐射。然而，在我们的例子，以避免数学插值，我们设计了一个无线数据采集系统（WDAS）每小时给我们的实验数据。这提高了测量数据的精度，然后测量数据之间的比较和那些由模型模拟将更加显着。在测量系统的设计中，我们必须选择一个合适的精密电子电路以及天气传感构成不同部位，以减少测量误差。事实上，风在一个网站的速度可以通
5、过安装在顶部的气象风速仪测量（蛋氨酸）塔14。笔者认为，一顶部安装风速仪应在其位于会见了塔迎风面，上文提到的前5个直径。这将减少增速误差小于1。其他来源的误差，加速气流，或增速周围会见塔顶部，可导致不正确的风速测量。在这方面，首先，我们选择的无线测量系统，以尽量减少由于对传统采集系统，其中传感器采集系统，距离超过200米的连接电缆的错误。其次，我们把这里定为传感器之间的接口和一个合适的测站精密电子电路。这项工作的主要目的是设计一个从远程站点接收到的数据传输系统，大大方便了数据的接收和最大限度地减少这些车站的维修费用。在本文中，我们开发了一种低成本，自治区远程气象数据采集系统（WDAS），利用现
6、有的设备容易和方便地收集和本地数据传输与互联网连接的电脑配备。该WDAS用于收集和传输数据到一个远程服务器存储和处理，使用无线接口。移动数据从远程站到一个服务器，存储和分析这些数据。设置的一个传感器用于测量（太阳辐射，气温，相对湿度，气压，风速和风向）气象数据。该传感器的信号滤波和放大首次采用精密电子电路，然后被接口到PC，通过PCI总线，使用无线装置。所收集的资料进一步处理，并显示在监视器和使用LabVIEW软件磁盘存储。该方法具有快速数据采集系统开始的优势，并提高了一个易使用的图形环境，它允许系统操作员来处理容易收集的数据。建议的无线数据采集系统没有限制，其使用功率大容量可再生能源系统，这
7、是这种监测和控制系统的主要目标。本文组织如下：一WDAS，一个传感器和开发的第2节的电子电路的分析说明。远程和基站，天气监测中的应用程序中介绍了第3节的实验结果在第4节给出。2说明无线数据采集系统 气象站是一种野外数据采集系统，旨在收集和传送气象数据，包括降雨量，风速，方向，室外温度，湿度和大气压力。该系统要求是：测量与天气相关的数据；可无线传送的数据；耐候性；太阳能供电。该系统实现是一个便携式数据采集系统，使收集，存储和传输在任何位置的数据。无线气象站是由一个远程站和基站。远程站是太阳能供电，醒来后一分钟，收集和传输数据。基站接收和缓冲传入的数据，然后传输通过RS232连接到电脑上进行处理。
8、站内的每一个专用电路卡以及一个独立的射频电路板。2.1远程站设计远程站由四个功能区：传感器，微控制器石化（并行接口控制器）16F877，射频电路，电源。原理图如图所示1，显示了不同的传感器和单片机PIC16F877的框图。 图1 在偏远的传感器和电子电路站接口传感器和接口电路的电路如图2所示：图2 传感器和微控制器领域。2.1.1 太阳辐射检测太阳照射的措施是致力于太阳能电池与日射强度计基普和Zonen预校准。由一个硅PN结产生的光电流是用来作为太阳能辐射传感器。我们已经使用了单结晶硅太阳能电池来测量太阳辐射。使用太阳能电池光谱响应提出了一个大也比平常日射强度计重要。太阳辐射计，作为太阳能电池
9、的使用减少了所有的系统成本。太阳能电池设备的空调是假设两个运算放大器。该测量方法包括收购短路电流是成正比的入射太阳辐射。该太阳能电池校准功能允许获得短路电流经太阳照射的事件： ISC=KHi （1）其中，K为校正因子及Hi是入射太阳辐射。太阳能电池在我们的情况下使用提供了80 mA/kW/m2校准因子。该措施是实现通过测量分流电阻RSH的电压。适应，我们使用第一次作为追随者，为了运算放大器来获得大尺寸测量，我们通过放大电阻R1，R2和第二个运算放大器的信号。我们已经使用了LM324系列包括四个独立的高增益，内部频率补偿，其中特别设计工作在较广泛的电压单电源运算放大器。2.1.2 湿度传感湿度敏
10、感，我们选择了Humirel HS1101电容式传感器。这种装置，当采用CMOS作为非稳态多谐振荡器555定时器的工作相结合，产生一个具有湿度变频率信号。为了尽量减少温度的影响，重要的是要在本设计中使用德州仪器TLC555设备。还要注意，必须注意在HS1101节点和555定时器采取的。杂散电容值将导致错误的和不可预测的测量。555定时器的输出频率和相对湿度的关系图3中可以看到。图3 相对湿度与频率。Hu=565.1-0.0767*f （2）一类二阶方程可用于提高准确度，所以：Hu=6.4790.10-6*f2+1.004710-2*f+2.7567*102 （3）2.1.3 温度传感温度感应是
11、非常直接的与LM335。该设备的输出等于绝对温度凯尔文度数除以100，所以：要确定在OC的温度，我们使用的公式:OC=100*Vout-273 （4）为了确定华氏度，我们使用公式温：F=1.8*C+32.2=1.8*（100*Vout-273）+32.2F=180*Vout-459.2 （5）2.1.4 压力传感压力传感是由摩托罗拉MPX5100A，经营从0到16磅。不过，我们感兴趣的只是这个范围非常小的一部分。气压读数介于28和三十二英寸的汞。这13.75-15.72 PSI的转换。为了提高输出动态范围，我们增加了一个放大电路（U4的），该传感器的输出减去约3.7伏特，然后乘以4的区别。由于
12、MPX5100可能需要多达10毫安，第一季度增加了提供微控制器控制开关。2.1.5 风的速度和方向感应 风速和风向的测量仪器A100R与向量式风速表和风向标的W200P类型分别。风速测量使用光耦合器和计数器的电路。在两个阶段的风传感器正弦电压转化为数字信号TTL电平与频率成正比的风速。我们选择了Microchip PIC16F877的，因为它有程序和数据存储器的正确组合。该PIC16F877的微控制器包括一个大型的RAM区和内部EEPROM和三个定时器（一个16位两个8位定时器定时器）8 KB的内部闪存程序存储器在一起。一个8通道10位A / D转换器也包含在微控制器，非常适用于实时系统和监视
13、应用程序。所有的端口连接器是带出了标准的头，便于连接和断开。定时器2用于测量湿度信号周期。的A / D是用来测量温度和压力传感器以及监控电池电压。为了最大限度地提高准确性，我们使用了外部4.096伏国家半导体公司0.1的基准。与10位A / D转换，这提供了一个4毫伏每计数。到射频链路接口包括一个使能线和数据输出。由于发射器电路在3.3 V的工作，我们使用模拟开关来转换从微控制器的五伏输出。在远程站供电如图4所示。当太阳照耀在太阳能电池板，产生足够的电力来驱动50 mA的电流源组成第一季度，U1和R1。作为三节AA镍镉电池的涓流充电器此电流行为。U2乐队的电池电源 - 开关模式稳压器，可为微控
14、制器和传感器的5 V。其次是U3的，这是一个线性稳压器，提供了射频电路的3.3伏。L2和C5的减少增加了从U3的开关噪声。 D2是用于隔离从电路的其余部分太阳能电池板。图4 远程站的电源电路在这个设计图5所示，射频部分是围绕射频单片的TX5002和RX5002芯片。由于这些设备的足迹，有必要设计一个小的印刷电路板。幸运的是，芯片的引脚输出，允许一个单一的委员会，负责发射器和接收器使用。图5 RF部分采用单片射频的TX5002和RX5002芯片该天线是通过一个连接在左侧BNC插座。然而，同轴电缆长度可以连接到该端口，以便使用面板安装连接器。为了最大限度地提高了/ 2地平面范围，/ 4存根天线同时
15、用于发射器和接收器。同样的电路板是用于发射和接收器，表1为每个组件板使用总结。表1ReferenceTransmitter valueReceiver valueC1, C4100pFC210FC3Not used.015JP1UsedJP2JP3JP4J1BNCJ26-pin headerL156nHL2220L3BEADR1270KR2330R327K 1%R4R5Not Used30R647R78.22.2 基站设计该基站（图6）也是围绕PIC16F877的微控制器。对于这种应用，我们已经使用上振荡器产生的第二个实时时钟和配置的主同步串行端口为通用异步收发器（UART），与主机PC的异步
16、通信商（MSSP）。图6 微控制器PIC16F877使用的电子电路缓冲和电平转换的RS232是通过MAX232来完成。一个连接器标准DB25的是用于连接到PC。 J3的提供连接到RF接收板是用适当的零部件组装而成。没有电压转换需要的引脚的RF接收器和微控制器以来的最低输入电压的PIC高级为2.0V之间的数据。通过提供电源9VDC壁挂电源驱动一个5伏78L05稳压器和一个LT1121五3.3V。一个单一的绿色指示灯是用来提供一个电源指示灯。当单片机检测到一个有效的数据包接收，附加电流进入LED。3 应用程序要利用远程监控充分利用天气，我们写了一个在LabVIEW中，收集基站的数据，执行数据转换和
17、校验改正，并显示在屏幕上简单的程序。提供启动按钮，显示基本数据和绘制实时的数据。图7显示了在显示器屏幕截图的窗口。监测系统和微控制器代码列于附录A。图7 天气监视器窗口这一项目的主要目标是设计并实施气象数据采集系统，监控并收集来自远程气象站和上传到服务器的数据自动气象数据。其他所需的设计目标是持久数据存储能力，最终到终端的数据的可靠性，灵活，易于扩展的框架，以及一个强大的架构。符合本实施这些功能和设计的所有目标。数据采集卡是由一个适当的开发接口，利用LabVIEW软件，在电脑上运行。它包括两个部分：（一）如显示一个组件的图形环境，按钮和图表，以便为系统提供操作方便，使用的环境；（二）程序代码，
18、这是块图格式和包括内置的虚拟仪器（相），执行功能，如模拟通道采样，数学运算，档案管理等。 LabVIEW软件运行在操作系统Windows 95/98/NT/2000/XP作业系统，它需要一个奔腾处理器，32 MB和60 MB的磁盘存储空间最低RAM。所开发的LabVIEW程序框图如图8所示 最初，所有的模拟信号连续采样和数据的输入电压校准，以对应于物理单位。校准方程的一般形式有：Yi=aixi+bi （6）其中yi是第i个传感器输出的物理单位，xi是第i个样本和AI，双向的校准常数。图8 LabVIEW的测量程序流程图该数字风速仪输出信号的频率用于风速计算，形成了相应的LabVIEW的内置六。
19、为变频风速度的关系如下： （7）这里距VSP是计算速度（米/秒），Na是每分钟风速计转数（RPM）， D是一个转换常数赋予的风速计制造商，等于47.7转/米/秒，测量频率为调频（赫兹）。4 实验结果所有的传感器测量，收集在一个特定的日子，是图9和图10所示。该数据库获得，直到2009年1月从2007年1月一分钟一步的时间，使我们能够得到一个在麦地那的网站太阳能潜力更好的视野。因此，我们推断出日照时数SS0这是持续时间水平面上时，收到的能源是超过120 W/m2。图11A条说明了每天照射到2008年的演变。它也显示了零假设，这代表着外星辐射值。图11B条显示每天日照时间为2008年的演变。这个数
20、字清楚地表明，有超规定每天波动的太阳辐射数据，指标相应的曲线清晰（观塘= HG/H0）值和日照时数比例（ = S/S0）每天值天的季节性趋势图11介绍。作者：晴空指数千吨分布各地的年均晴空指数0.73。这表明，在麦地那的网站是全球太阳能辐射能量高，许多应用将具有良好的效果完成。图9 某一天的大气状况的测量图10 某一天风速，风向，温度，露点的测量图11 每日演化（一）全球太阳辐射（二）日照时数，（三）晴空指数和分数阳光（网址：麦地那，年份：2008）我们的无线数据采集系统的目的不仅是为了收集气象数据，但也应控制系统中使用可再生能源。为此，我们成立了一个在偏远地区的太阳能发电系统的试验。然后，我
21、们已经测量的电压和电流从使用WDAS光伏系统的建议系统（图12）发行。对光伏安装系统是实时控制，使我们能够评估其性能。图12 特定的一天的光伏和电池电压和电流测量5 结论本文的原意是要发展成为一个技术演示和在远程数据采集，如光伏产业的系统应用部署的概念证明中的应用。无线数据采集系统的使用，以便不仅要测量气象参数，而且还收集有关数据，系统性能评估的目的在可再生能源的来源系统。在本论文中，我们把重点放在了一个无线数据采集系统（WDAS）开发利用单片机石化16F877。拟议WDAS是基于精密电子电路和图形环境中使用LabVIEW软件进行处理，显示和存储所收集的数据。此架构具有快速发展，灵活，快速安装
22、，模块化，扩展性和数据处理量减少的优点。该WDAS建议可用于其他远程传输测量传感器应用信息和配置命令。原文：Measurement of meteorological data based on wireless data acquisition system monitoringM. BenghanemaaDepartment of Physics, Faculty of Sciences, Taibah University, P.O. Box. 344 Madinah, Saudi Arabia.Received 15 January 2009; revised 14 March 200
23、9; accepted 29 March 2009. Available online 17 May 2009. Abstract:Estimation of solar energy potential of a region requires detailed solar radiation climatology, and it is necessary to collect extensive radiation data of high accuracy covering all climatic zones of the region. In this regard, a wire
24、less data acquisition system （WDAS） would help to estimate solar energy potential considering the remote regions energy requirement. This article explains the design and implementation of WDAS for assessment of solar energy. The proposed system consists of a set of sensors for measuring meteorologic
25、al parameters. The collected data are first conditioned using precision electronic circuits and then interfaced to a PC using RS232 connection via wireless unit. The LabVIEW program is used to further process, display and store the collected data in the PC disk. The proposed architecture permits the
26、 rapid system development and has the advantage of flexibility and it can be easily extended for controlling the renewable energy systems like photovoltaic system. The WDAS with executive information systems and reporting tools helps to tap vast data resources and deliver information.Keywords: Wirel
27、ess data acquisition system; Remote weather station; LabVIEW monitoring; Micro-controller; Renewable energy sources1. IntroductionThe rapid evolution of renewable energy sources during the last two decades resulted in the installation of many renewable energy power systems all over the world. But th
28、e installation cost is still high, so their design optimization is desirable. However, such an effort requires detailed knowledge of meteorological data of the site where the system will be installed, because the corresponding energy production is highly influenced by the climatic conditions. In man
29、y cases, meteorological data from many different locations is required in order to evaluate models describing the spatial variability of a renewable energy sources. Thus, the development of automate database management systems is indispensable. Such systems typically consist of microcontroller-based unit for recording the signals of interest, while the col
