CN103293460B - 一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，包括上位机和监测节点，所述监测节点通过电阻矩阵扫描获得I-V曲线，并对环境温湿度及太阳能电池板表面温度分别进行采集；所述上位机采用轮询机制对各监测节点的监测数据进行查询，其数据传输使用ZigBee透传。本发明利用ZigBee技术作为传输监测数据的核心手段，使太阳能户外监测场地布设灵活、组网方便、成本低廉且可以容纳较多的监测样本。

Description

一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统

技术领域

本发明涉及太阳能电池户外工作特性监测技术领域，特别是涉及一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统。

背景技术

随着传统能源日渐枯竭以及近年来光伏产业的蓬勃发展，光伏系统在国民经济的各个领域中的应用愈发广泛。以往经验表明，不同材料的太阳能电池在户外恶劣条件下的工作特性会都受到较大的影响。尤其在高温差、高湿度或气候变化频繁的环境下，这一影响就更为明显。然而在一些资源、环境及野外监测领域中，太阳能电池供电又几乎是其唯一的选择。在这一前提下，对太阳能电池的户外工作监测就尤为必要。监测结果不仅可提供在特定的环境条件下前端系统设计的参考，而且会对太阳能电池单元的设计改进提供依据。此外一些基于新材料、新工艺的太阳能电池的工作特性、产品一致性等指标亦需通过户外场测获得。

以往的一些测试方法所采用的仪器成本偏高、系统搭建复杂且接入测试的单元数目受限。近年来嵌入式技术的发展为太阳能电池户外环境条件下的监测提供了简便易行、高性价比的解决手段。通过大量监测数据获得测试的统计分布则更能对太阳能电池的工作特性进行标定。且户外气候环境千差万别，很多是无法通过实验室环境模拟得到的。由实际环境得到的监测数据更具有实用意义。而如果引入工业无线网络作为传输手段，则进一步简化了测试场地的建设，压缩了成本。尤其是对一些需要经常变换测试场地或常规组网较为困难的太阳能电池工作特性监测系统建设有着较为重要的意义。在对太阳能电池的监测中，还需要对日照、温度等环境气象信息等进行采集，以便建立电池工作特性与环境数据之间的对应关系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，实现了在户外条件下对较大数量的太阳能电池进行工作特性跟踪监测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，包括上位机和监测节点，所述监测节点通过电阻矩阵扫描获得I-V曲线，并对环境温湿度及太阳能电池板表面温度分别进行采集；所述上位机采用轮询机制对各监测节点的监测数据进行查询，其数据传输使用ZigBee透传。

所述上位机通过读写串口实现利用ZigBee通道对各监测节点进行轮询操作。

所述上位机进行数据处理时用“索引数组”控件将字节数组的所有内容提取出来，然后取有用组合计算出结果传到输出数组。

所述监测节点由PIC16F877A单片机实现；所述PIC16F877A单片机的RD端口用于驱动电阻矩阵，RC0端口用于控制太阳能电池板的输入选通，RB1端口和RB2端口用于连接用于采集太阳能电池板表面温度及周围环境温湿度的传感器；RA0端口与RA1端口用于接入太阳能电池板输出电压分压值与太阳能电池板输出电流的检测数据，RB6端口、RB7端口与MCLR端口用于向PIC16F877A单片机中下载程序；所述PIC16F877A单片机在接收到上位机针对自身的查询命令后，选通太阳能电池板与电阻矩阵的连接，之后控制电阻矩阵的并联状态，采集一组相互对应的电流-电压数据，然后获取由温湿度传感器与太阳能表面温度传感器发来的环境参数，之后通过ZigBee无线模块回传到上位机。

所述PIC16F877A单片机的通过控制RC0端口的线上电压来控制三极管的导通截止，由此实现太阳能电池板输出的选通。

所述太阳能电池板输出电流的检测数据采用MAX4376芯片进行采集，所述MAX4376芯片的RS+端与RS-端之间接一电阻，当有电流流经所述电阻时，在该电阻上产生的电压被MAX4376芯片放大，并由MAX4376芯片的输出端输出至PIC16F877A单片机。

所述太阳能电池板表面温度使用探头封装的DS18B20温度传感器进行采集，所述DS18B20温度传感器与PIC16F877A单片机通过1-wire方式连接。

所述电阻矩阵为采用MOS管加负载电阻的方式实现的电阻矩阵。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明利用ZigBee技术作为传输监测数据的核心手段，使太阳能户外监测场地布设灵活、组网方便、成本低廉且可以容纳较多的监测样本。节点利用电阻矩阵中各电阻的串并联实现I-V曲线扫描，扫描方法简单有效、实现容易且扫描过程对户外环境变化的敏感性较低。监测节点还对电池板表面温度、环境温度及湿度数据进行采集，有利于科研人员对太阳能电池工作特性与环境参数之间的关系进行分析。上位机提供简单明晰的用户操作界面、采集辐照数据，并采用简单的轮询策略获得各节点对其监测的太阳能电池板及周围环境的监测数据。采集数据加上时间信息后存储在通用性较强的Excel数据表格中，方便科研人员后期分析。本发明所提出的方案兼顾了系统性能、与成本，提供了一种可满足低成本、大样本空间要求的太阳能电池户外工作特性监测系统设计。系统简便易行、成本低廉、组网容易、灵活性强且扩展性好，可为户外太阳能电池工作特性监测领域的相关应用提供一种较有竞争力的技术方案。

附图说明

图1是本发明中上位机程序流程图；

图2是本发明中监测节点程序流程图；

图3是本发明中上位机程序模块方框图；

图4是本发明中监测节点的硬件组成图；

图5是本发明中PIC16F877A的引脚接线图；

图6是本发明中系统供电部分的硬件设计图；

图7是本发明中输入选通部分的硬件设计图；

图8是本发明中电流传感器的硬件设计图；

图9是本发明中环境参数监测传感器接入部分的硬件设计图；

图10是MOS管驱动电阻矩阵的硬件设计图；

图11是本发明采集到的数据图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明涉及一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统。系统采用由单片机（PIC16F877）I/O端口通过MOS管控制的电阻矩阵扫描获得I-V曲线。对环境温湿度及太阳能电池板表面温度分别进行采集。上位机采用轮询机制对各节点的监测数据进行查询。数据传输使用ZigBee透传。详细实施方案（系统工作流程、上位机设计及节点设计）如下所述。

系统工作流程：

实施例中上位机程序流程图如图1所示。

系统中上位机利用LabView软件环境实现。对上位机的基本要求为可稳定运行LabView2012、有串行接口与USB接口各一个。在本实施例中上位机的配置如下：主板微星P43-Neo、CPU为IntelXeon3360、内存金士顿DDR8001G×4、硬盘希捷ST3320620NS。上位机在其串口处连接一DTK-1605数据模块，并通过USB连接NI公司的USB-6211数据采集卡对DAVIS-6450辐照传感器输出的电压数据进行采集。上位机与节点之间的通信采用轮询机制。

（1）程序启动后先根据用户的输入设定进行初始化，设置节点ID寄存器、初始化串口程序、初始化监测数据文件存储空间。

（2）通过串口上连接的DTK-1605模块发出查询指令。上位机上连接的DTK-1605模块在连接前需要利用厂家提供的配置程序改变其配置值将其设定为主节点并写入网络号。查询指令的格式为二进制前导码（01111110）加上16位二进制节点ID与二进制结束码（01111110）。之后节点开启计时器，

（3）通过USB-6211数据采集卡读取辐照传感器的以电压形式表示的日光辐照值。计时器ID用于防止在节点无法进行通信交互的情况下系统进入死锁状态。而获得日光辐照电压值通过除以1.67的比例因子就可以换算到常用的W/m2格式数据。

（4）如果在规定时间内接到节点返回的监测数据，上位机程序就将其与辐照数据一起存入一Excel表格中，方便以后分析。用户可以通过UI界面选择节点号来观察一个周期内某一节点的返回数据。如果在规定时间内没有返回数据，上位机程序就将节点ID寄存器加1，进入对下一个节点监测数据的请求流程。如果节点ID寄存器的值大于网络中节点数量，则进入延时程序，用户可以通过UI界面设定这一延时的长短。当延时程序结束后，开始下一个轮询周期。

监测节点的工作流程图如图2所示。

（1）节点上电之后初始化寄存器、端口及通信模块。之后监听信道等待查询指令。节点在布设之前通过厂商提供的配置软件配置网络号及其节点自身的ID。

（1）当接到查询命令后，节点就将命令中的ID与自身的ID进行比较，如果相同则采集电流、电压及环境数据。

（3）通过ZigBee模块把数据发回上位机。返回的信息格式依次为8位二进制前导码（0111110）、16位二进制节点ID、监测的数据、8位二进制结束码（0111110）。

（4）如果节点接收到的查询指令的ID与其自身ID不匹配，节点则不响应这一查询命令。

上位机程序与监测节点的组成分别如图3、图4所示。上位机程序依据功能可划分为串口通信、存储、辐照数据采集、数据处理及用户界面（UI）几部分。而节点则可划分为MCU、串口通信、电流传感、电阻矩阵、电阻矩阵驱动、ZigBee及供电数个部分。

上位机设计：

1）本实施例上位机程序分模块进行编写，最后由上位机主界面程序进行调用。利用LabView实现的上位机程序界面。上位机程序使用者可以通过主界面配置ZigBee模块在上位机上的连接端口、校验位的选取、节点数及数据存储空间的文件路径进行设定，之后点击开关就可以开始轮询监测过程。而结束监测只需点击结束监测按钮即可。通过界面用户可以观察该轮询周期各节点发回的电池板及环境监测数据。主界面程序还包括串口通信与数据显示与处理功能。当主界面程序启动后程序先进行初始值设置，用数组常量和整型常量对存储Excel数据数组和While循环间隔、Excel读取行数初始化；用“间隔”按钮的局部变量对循环计数值初始化；用“开关”和“结束”按钮的属性节点中的值属性对两个按钮初始化，使其处于未按下状态。然后程序进入while循环，进行检测延时和判断是否进行检测或读取。主界面程序还将对文件存储路径的真实性进行判断，如果有误将发送错误代码5002用于错误处理。当文件路径正确时，将进行检测或读取。

2）时间周期控制通过延时子程序设定实现，对其设定输入时间间隔（ms）、需要延时次数、上次计数值、上次状态（上次延时结束后“开关”按钮的状态）、现在状态（进入“等待.vi”时的“开关”按钮状态），开始时通过用户手动配置实现初始化。延时子程序输出对应及时时间到的信息。延时子程序选择时间间隔和需要延时次数相乘为延时时间，上次状态和现在状态用来判断跳变情况，当“计数时间到？”应该立即变为真并输出，并且将计数次数清零。在while循环中“上次计数值”和“计数值”、“上次状态”和子VI运行后读取的“开关”按钮值是通过移位寄存器来连接的，这样能够将上次while循环中的值保存并运用到当前一次循环中。程序运行时若“开关”按钮第一次按下计数清零，“计时时间到？”立即为真，进行第一次检测或读取。之后进行计数延时，当计时时间到并且“开关”值为真时则检测或读取。利用计数延时的目的是防止节点长时间未响应。

3）上位机通过读写串口实现利用ZigBee通道对节点进行轮询操作。串口操作通过主程序界面结合一个“数据通信.vi”子VI实现。在主界面程序中对串口进行配置，包括：串口号、检验位、接收延时（即发送数据到接收到制定数量数据之间的最长时间）、发送数据、波特率、停止位、数据位、接受缓存、发送、接受。输出为：接收到的数组、发送数据时的时间、错误输出。数据发送是用一个枚举量来控制的，枚举值逐次改变且其取值空间与系统中所接节点数匹配。该枚举值定向节点ID寄存器，从而实现依据节点ID顺序的轮询操作。串口通信是由“数据通信.vi”来完成的，其中通过“VISA配置串口”控件来配置控件，并且在串口号流入“VISA配置串口”之前判断一下是否为空，若为空则不进行配置和数据传输并产生错误信息。当串口号不为空时将通过“VISA配置串口”配置串口。配置完成后判断是否发送数据，若不发送数据则直接将串口号和错误输出传给读取数据部分。若进行数据发送，则将串口号和错误输出传给“VISA写入”将“发送数据”的字符串内容发送出去。接下来就是判断是否读取数据，若不进行数据接收则将串口号和错误输出传给“VISA关闭”以关闭串口。若进行数据接收，则先进行延时判断，延时是通过while循环来进行的，在进入循环之前用“毫秒计时器”记录一个时间，在循环内不断地获取“毫秒计时器”的时间并与循环之外记录的时间比较，当比较值大于设定值时，结束循环进行串口读取数据操作。另外在进行延时的同时还要获取串口接收到的数据字节个数，并与设定的之比较，当接收个数与设定个数相等时也会结束循环进行数据读取操作。数据读取操作号得到的是一个字符串，需要通过“字符串至字节数组转换”控件将接收到的数据转换成字节数组传出子VI。然后就是错误处理，当没有错误时不做任何处理结束子VI，当有错误产生时，将进行错误整理，当错误代码为-1073807339时为接受数据超时，这里不作为错误将之清除，当错误代码为-1073807253时为串口不存在或已被占用，这里给错误设置新的代码5001，传出子VI，其他错误情况不做处理直接传出子VI。

4）串口接收到数据后传给“数据处理.vi”进行数据处理，“数据处理”子VI输入是字节数组用来接收串口数据，输出为DBL数组，用来传出处理结果。程序用“索引数组”控件将字节数组的所有内容提取出来，然后取有用组合根据相应公式计算出结果传到输出数组。对日光辐照数据的采集过程为主界面程序通过调“辐照采集.vi”从USB-6211数据采集卡得到辐照值。对于数据存储部分，首先判断接收到的数组是否有效。当数据无效时将不进行存储。当进行存储时首先将数值数组转换为字符串数组，然后将事件标识通过“格式化日期/时间字符串”格式化成特定格式查到字符串数组的首位。然后将数组传给“存到表格.vi”进行存储。用于将监测数据保存的“存到表格.vi”的输入为文件路径、字符串数组和是否添加到尾部。在“存到表格.vi”中将输入连接到“写入电子表格文件”就完成了数据存储。

5）当完成数据采集后，如果用户要对该轮询周期内某一节点对应的数据进行查看，就要通过选取“读取”复选框与“检测板选择”。当“读取”复选框被勾中时程序执行的是从文件路径文件读取数据操作，数据是存储在Excel表格中的因此要用到文件I/O中的“读取电子表格文件”控件，在读取时先判断是否为第一次读取文件，若是第一次读取则将文件内所有内容读取到二维字符串数组内并取第一行数据，若不是第一次读取则将读取二维字符串数组内相应行的数据。数据在while循环内是通过移位寄存器来传递数据的。当第一次读取时是通过“读出.vi”子VI来读取Excel数据的。其输入为文件路径，输出为二维字符串数组。当读出数据后就通过“读取处理.vi”子VI读取第一行数据。子VI的输入为二维字符串数组和要读区的行数，输出为读取数据中的第一列（即时间列）和剩下的数据列组成的数组。程序首先用“索引数组”得到相应的行数据，然后用“索引数组”得到第一列数据，用“拆分一维数组”得到除第一列外的数据数组，用“分数/指数字符串至数值转换”将字符串数组转换成数值数组。当不是第一次读取时，就用“读取处理.vi”来读取相应行数据，行数控制是由移位寄存器的值和读取后其自加1来实现的。

6）将已获得数据部分处理完后就是显示和存储部分了。首先用“合并错误”将错误合并然后连接到“条件结构”上，这样条件分支就变为“无错误”和“错误”两种状态分支。在“无错误”分支里将进行数据显示，在“错误”里进行错误处理。框图如图15所示。在无错误时，获得的数据先通过“数组拆分.vi”子VI将数据数组拆分。其输入为数据数组，输出为环境数据、电压数组和电流数组。首先将数据用“数组索引”数据提取出来，然后将环境参数分别输出，将电压和电流数据通过“创建数组”分别组成数组输出。数据分组后环境温度、环境湿度、测量板温度直接连到显示控件显示，而电压和电流数组要经过样条差值处理后在“XY图”控件上显示。数据样条差值是通过“样条差值形成波形图.vi”来完成的。在“样条差值形成波形图.vi”中，输入是电压、电流数组和插值数（即两点间插入值得个数），输出为I-V曲线、P-V曲线和最大功率、最大功率点的电压、电流。

7）生成P-V曲线时首先要得到功率数组，“功率生成.vi”就是将电压电流数组计算得到功率数组的。程序由“FOR循环”的索引通道来完成，循环次数由电压数组的个数来提供。程序运行时电压和电流数组内的数据一个个进入循环相乘后输出循环组成数组。得到功率数组后，将电压和功率数组传给“样条差值.vi”来得到插值后的数组。子VI的输入为X、Y数组和插值数，输出为插值后的X、Y数组。程序主要由“一位数组插值”、“样条差值”来完成。得到样条差值后的数组后通过“捆绑”生成一个簇作为“XY图”的显示波形。并且通过“数组最大值点.vi”来得到插之后数组的最大值点，并“捆绑”生成一个簇作为“XY图”的显示波形。另外将未插值前的电压和功率数组也“捆绑”生成一个簇作为“XY图”的显示波形。最后将三个簇组成一个数组传到“XY图”显示。生成I-V曲线时也是一样的，将电压和电流数组通过“样条差值.vi”来得到插之后的数组。然后将原数组、插之后数组和最大功率时电压电流值组成三个波形簇传到“XY图”显示。

8）最后就是“错误”部分，在这一分支首先通过“开关”的值属性对其赋值假使程序结束检测或读取。然后将错误、“文件路径”控件和串口选择控件的引用传给“错误处理.vi”。在“错误处理.vi”内先判断错误代码是否为5000，若为5000则为串口选择或输入错误程序用“单按键对话框”进行提醒，并且用串口选择控件的引用通过属性节点选中并高亮选择控件。若错误代码不是5000则判断是否为5001，若为5001则表示文件路径为空，程序用“单按键对话框”进行提醒，并且用“文件路径”控件的引用通过属性节点选中并高亮控件。若错误代码不是5001则判断是否为5002，若为5002则表示硬件已连接但通信失败，程序用“单按键对话框”进行提醒。若不是5002则将错误通过“建议错误处理器”进行提示。

监测节点设计：

1）太阳能电池监测节点围绕PIC16F877A单片机MCU设计。PIC16F877A的引脚接线图如图5所示。该单片机的RD端口（RD0-RD7）用于驱动电阻矩阵，RC0端口用于控制太阳能电池板的输入选通。RB1、RB2端口用于连接用于采集太阳能电池板表面温度及周围环境温湿度的传感器。RA0与RA1端口用于接入太阳能电池板输出电压分压值与太阳能电池板输出电流的检测数据。RB6、RB7与MCLR端口用于向PIC16F877A中下载程序。下载端口连接方式采用微芯公司的标准连接设计。系统使用20MHz的无源晶振作为时钟。MCU在接收到针对自身的查询命令后，选通太阳能电池板与电阻矩阵的连接，之后控制电阻矩阵的并联状态，采集一组相互对应的电流-电压数据。然后获取由温湿度传感器与太阳能表面温度传感器发来的环境参数，之后通过ZigBee无线模块回传到上位机。

2）系统供电采用5V输出的LM1117三端稳压器为单片机及其它器件提供稳定的供电。LM1117的输入输出端都布设了一个钽电容作为滤波电容。本实施例中在LM1117的前端（Vin）外接12V铅酸电池作为系统电源。在输入端还使用一LED作为系统供电指示灯。系统供电部分如图6所示。

3）太阳能电池板与监测节点的连接通过欧姆龙G5V-1继电器进行选通控制操作。PIC16F877A的通过控制RC0线上的电压来控制三极管的导通截止，由此实现太阳能电池（Solar In）输出的选通。在系统处于等待控制信号的时间段内，使继电器的输出NEXT端开启，该端可以扩展外接太阳能控制器用于向铅酸电池充电。而当收到针对该节点的查询指令后，MCU改变RC0线上的电平，使NetM1端导通。太阳能电池板的输出与阻抗矩阵连接。太阳能电池的输出通过电阻Rin1与可调电阻RinR的分压获得采样电压值Vsp。Vsp送往MCU对应端口供通过AD转换及反比例计算获得太阳能电池的输出电压。用于反比例计算的Rin与RinR的分压值可以通过测量二者的电阻比值得到。输入选通部分如图7所示。图中的二极管DR1与DR2用于防止电流的反冲。电容Cin与Cin2用于滤除采样过程中的杂波干扰。

4）对太阳能电池板输出电流的采集使用MAX4376，在MAX4376的RS+与RS-端之间接一0.01欧姆电阻。当有电流流经该电阻时，在电阻上产生的电压被MAX4376放大50倍后由输出端输出被MCU通过AD转换采集（RA1-AD）。该电阻的一段接G5V-1、另外一端接电阻矩阵。MAX4376的供电端接去耦电容Cis。该电流传感器的设计可参考图8。

5）对太阳能电池板表面温度的采集使用探头封装的DS18B20温度传感器，其与MCU通过1-wire方式连接（与MCU的DQ-DS连接）。连接中需选择4.7K欧姆的上拉电阻。在监测中将DS18B20探头前端放置在太阳能电池板的中心位置即可。对于环境温湿度的采集使用AM2301温湿度传感器，其与MCU的通信方式同样为1-wire（与MCU的DQ-AM连接），其上拉电阻为5.1k欧姆。AM2301在测试场布设时可以置于太阳能电池板的下方，这样可以较好地避免由于阳光直射对温湿度数据造成的影响。DS18B20与AM2301供电处亦采用0.1μF的去耦电容。以上传感器的连接可参考图9。

6）实施例中采用MOS管加负载电阻的方式实现电阻矩阵。MCU对MOS管的控制通过光耦及MOS驱动芯片实现MOS管的导通和关闭。其设计可参考图10。当MCU在电阻矩阵控制线上（RDx）跃变到导通电平上时，HCPL2630光耦将信号传递到TC4427的输入端。MOS驱动芯片TC4427使MOS管IRF3205S导通，由此将该路电阻Rload接入太阳能电池板的输出回路中。在实施例中共采用4组如图10所示的MOS-电阻控制通路，一共可向太阳能电池板输出回路中添加8路独立可控的负载电阻。通过在RD0-RD7端口施加不同的电平控制各条通路中电阻的导通状态实现并联排列组合，可以获得一系列的负载值。本实施例中8路电阻值分别为：0.1欧姆、10欧姆、20欧姆、47欧姆、100欧姆、510欧姆、1K欧姆、5.1K欧姆。

为了对系统工作特性进行验证，利用本实施例所示的分布式监测系统对一组太阳能电池单元进行了户外实验性监测。节点布设间隔10米，节点数为4个。该数量还可进一步在DTK-1605支持的范围内扩充。监测间隔为1小时，监测长度为4天，每日监测时段为10：00到14：00。监测对象为10W多晶硅太阳能电池，在监测期间日照较为温和。采集到的数据经过插值后存入Excel表格中以供系统使用者使用Matlab等软件对数据进行处理或分析。系统在监测时间内工作稳定，未发现有数据丢失现象。通过前述方法得到的监测结果如图11所示。由图中可以看出，利用本方法可以清晰地获得I_V曲线的变化规律，扫描曲线在MPP点附近曲线连贯度较高，利于通过结果获得MPP点及其连贯曲线的构造，便于系统使用者利用系统所采集的数据对该太阳能电池单元的最大功率点追踪算法进行分析。在每一个轮询周期，用户可以通过用户界面程序对该周期每一个节点回传的数据进行查看。用户通过设定节点号来调用数据。由图中可以看出，用户可以观察到环境温湿度、电池板表面温度、日光辐照数据。并可以看到I-V曲线与对应的功率曲线，而且上位机程序还可以标出最大功率点所在位置以便用户观察。

Claims (7)

1.一种基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，包括上位机和监测节点，其特征在于，所述监测节点通过电阻矩阵扫描获得I-V曲线，并对环境温湿度及太阳能电池板表面温度分别进行采集；所述上位机采用轮询机制对各监测节点的监测数据进行查询，其数据传输使用ZigBee透传；所述监测节点由PIC16F877A单片机实现；所述PIC16F877A单片机的RD端口用于驱动电阻矩阵，RC0端口用于控制太阳能电池板的输入选通，RB1端口和RB2端口用于连接用于采集太阳能电池板表面温度及周围环境温湿度的传感器；RA0端口与RA1端口用于接入太阳能电池板输出电压分压值与太阳能电池板输出电流的检测数据，RB6端口、RB7端口与MCLR端口用于向PIC16F877A单片机中下载程序；所述PIC16F877A单片机在接收到上位机针对自身的查询命令后，选通太阳能电池板与电阻矩阵的连接，之后控制电阻矩阵的并联状态，采集一组相互对应的电流-电压数据，然后获取由温湿度传感器与太阳能表面温度传感器发来的环境参数，之后通过ZigBee无线模块回传到上位机。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，其特征在于，所述上位机通过读写串口实现利用ZigBee通道对各监测节点进行轮询操作。

3.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，其特征在于，所述上位机进行数据处理时用“索引数组”控件将字节数组的所有内容提取出来，然后取有用组合计算出结果传到输出数组。

4.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，其特征在于，所述PIC16F877A单片机的通过控制RC0端口的线上电压来控制三极管的导通截止，由此实现太阳能电池板输出的选通。

5.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，其特征在于，所述太阳能电池板输出电流的检测数据采用MAX4376芯片进行采集，所述MAX4376芯片的RS+端与RS-端之间接一电阻，当有电流流经所述电阻时，在该电阻上产生的电压被MAX4376芯片放大，并由MAX4376芯片的输出端输出至PIC16F877A单片机。

6.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，其特征在于，所述太阳能电池板表面温度使用探头封装的DS18B20温度传感器进行采集，所述DS18B20温度传感器与PIC16F877A单片机通过1-wire方式连接。

7.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的太阳能电池户外监测系统，其特征在于，所述电阻矩阵为采用MOS管加负载电阻的方式实现的电阻矩阵。