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电网输电线路的微气象远程监测系统设计

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/5/31 17:03:12   

 关键词:  输电线路 微气象 stm32

摘要:设计采用stm32系列处理器作为控制芯片,将多个传感器整合到了一套监测终端上,使得一台监测装置可以同时监测多项微气象要素。系统数据传输以与控制芯片相连的gprs dtu通过无线方式接入移动通信gprs网络,实现远程的无线数据传输,并以此为基础实现大范围输电线路的微气象监测。

随着国民经济的快速发展及全国联网战略的实施,电网处于前所未有的快速发展时期,我国幅员辽阔,气候差异大,恶劣的气象条件对日益庞大的电网安全运行的影响程度也会随之增加。为此,电网企业应完善气象预警机制,设计电网电路的微气象监测系统,确保电网可以安全稳定的运行。

1、系统总体设计方案

微气象监测终端对输电线路区域微气象条件进行在线监测,监测的主要气象参数包括风向、风速、湿度、温度、大气压、降雨量、日照辐射,其中风向、温度、日照辐射为模拟量。图1为微气象监测终端原理图,主要包括以下几个部分:

1.1 采集模块

根据采集对象不同,数据采集模块也可划分为不同部分,如风向、风速、湿度、温度、日照辐射等模块。其中风向、日照辐射是模拟量,经16位的adc进行模数转换,通过串口和主控模块相连接。其余的气象参数通过传感器得到的采集数据为数字量或为一定的频率脉冲。

1.2 以stm32f103c为核心的主控模块

主控模块驱动系统运行,负责数据存储、处理以及传输,并向采集模块以及通信模块提供数据接口。

1.3 通信模块

通信模块选用gprs dtu(数据终端单元)为通信中继,以无线的方式接入移动gprs,将采集到的数据传输到数据服务中心。其中,gprs dtu通过usart2接口与主控芯片相连接,实现数据通信。

1.4 电源模块

根据检测系统的无线化的组网方案及环境需求,系统采用太阳能电池供电。

1.5 防雷设计

考虑到监测终端是安装在输电线路杆塔上的,环境可能较偏僻、恶劣,因此监测终端还采用了防雷设计。

2、mcu外围电路设计

2.1 stm32系列微控制器介绍

stm32系列微控制器兼有低功耗及多种省电工作模式,能够优化工业设备、医疗设备、物业控制设备和计算机外设等产品的性能。

在设计中,充分分析了mcu选择原则后,并对比stm32系列芯片特点,最终选用stm32系列中的stm32f103c8作为控芯片。st提供了完整高效的开发工具(keil mdk和iar ewarm)及库函数。软件包所提供的驱动覆盖了从gpio到定时器、can、i2c、spi、usart等所有标准外设。stm32fi03c8性价比较高,具有3个usart接口、2个i2c接口、37个gpio、3个16位定时器,片上丰富的存储器及外设资源能够很好的满足系统的功能实现,能够达到微气象控制系统的设计需求。

2.2 mcu外围电路设计

mcu外围电路主要包括传感器输入信号、通信接口、晶振电路、复位电路及boot选择电路。如图2所示:

参考文献

[1]魏洪兴主编.嵌入式系统设计师教程.北京:清华大学出版社,2006.

[2]意法半导体stm32系列stm32f10332位微控制器.今日电子.2008,2:61-62.

[3]赵负图主编.数字逻辑集成电路手册.北京:化学工业出版社,2005.

[4l胡玉峰主编.自动气象站原理与测量方法.北京:气象出版社,2004.

来源:中国学术期刊网
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