風(fēng)、光、市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)檢測(cè)與傳輸?shù)难芯?/h1>

2016-03-04 00:32:16蔡大華

無線互聯(lián)科技訂閱 2015年5期 收藏

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)新能源

蔡大華

摘要：風(fēng)力發(fā)電供電及光伏發(fā)電供電是新能源應(yīng)用的主要形式。風(fēng)力及光伏發(fā)電受環(huán)境及氣候影響很大，如何實(shí)時(shí)、可靠測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)力、光照強(qiáng)度情況，將影響供電的可靠性及穩(wěn)定性。文章采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)供電環(huán)境內(nèi)重要參數(shù)的監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸及顯示管理，可以及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)盡快發(fā)現(xiàn)問題，采取措施，保證用電負(fù)載的正常工作，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；新能源；監(jiān)控

1引言

隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電將成為新能源應(yīng)用的主要形式-。所謂“三電”是風(fēng)力發(fā)電供電、光伏發(fā)電供電以及市電供電。在風(fēng)光發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)中，風(fēng)力及光伏發(fā)電受環(huán)境及氣候影響很大，影響供電的穩(wěn)定性及質(zhì)量。采用“三電”合一的供電方式，可以避免風(fēng)力及光伏發(fā)電不能滿足供電要求時(shí)，能自動(dòng)切入市電供電，從而保證用電負(fù)載的正常工作。

2系統(tǒng)組成方案

物聯(lián)網(wǎng)是新興智能技術(shù)的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)就是基于互聯(lián)網(wǎng)的物與物之間相連接。本套系統(tǒng)是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)“三電”的實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，提高系統(tǒng)的可靠性。整套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，如圖l所示。

整個(gè)供電系統(tǒng)中需要采集一些參數(shù)，其中包括電壓、電流等，此外還要考慮光照強(qiáng)度及溫濕度對(duì)光伏及風(fēng)力發(fā)電的影響。這些數(shù)據(jù)正常與否是供電運(yùn)行是否良好的重要反映。對(duì)重要的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，就可以及時(shí)了解供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在運(yùn)行數(shù)據(jù)異常時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些故障隱患，特別是早期發(fā)現(xiàn)，及早采取相應(yīng)的措施，可以減少維修成本，縮短停電時(shí)間，保障供電穩(wěn)定及安全，有很多經(jīng)濟(jì)及社會(huì)意義。

3主要內(nèi)容

設(shè)計(jì)一套具有控制結(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)功能的監(jiān)控系統(tǒng)，控制結(jié)點(diǎn)能夠自動(dòng)采集各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)、電參數(shù)，通過自組網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送系統(tǒng)后臺(tái)，控制結(jié)點(diǎn)可以通過數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制相關(guān)供配電設(shè)備，也可借助后臺(tái)實(shí)時(shí)反控相關(guān)供配電設(shè)備。本套監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳送采用短距離、低功耗的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，配套使用專用傳感器對(duì)供電環(huán)境中的溫濕度、光照、電壓等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，并且能夠進(jìn)行智能的控制。系統(tǒng)的控制結(jié)點(diǎn)按照功能有：終端結(jié)點(diǎn)、路由結(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)，所有結(jié)點(diǎn)核心芯片采用TI公司生產(chǎn)的CC2530，這款芯片是基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的2.4GHz的片上系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照終端結(jié)點(diǎn)、路由結(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)順序鏈接，結(jié)構(gòu)如圖1。完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)顯示以及智能控制相應(yīng)設(shè)備的一系列功能。

用戶可以在ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)終端（路由）結(jié)點(diǎn)上根據(jù)需求選擇配置對(duì)應(yīng)的傳感器，例如：溫濕度傳感器、光照傳感器、交流電壓傳感器。在每個(gè)終端（路由）結(jié)點(diǎn)上還預(yù)留了一些用來日后方便擴(kuò)展的接口，用戶可以更換各種傳感器以適應(yīng)各種實(shí)際需求，使用普通的電池供電（5號(hào)/7號(hào)電池），終端（路由）結(jié)點(diǎn)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信格式通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。

路由結(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中主要承當(dāng)數(shù)據(jù)傳遞的功能。路由結(jié)點(diǎn)可以將終端結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接力式地傳遞給協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)。

協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心，它承擔(dān)著初始化網(wǎng)絡(luò)和建立網(wǎng)絡(luò)的責(zé)任。同時(shí)協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)還需要向PC端上傳終端（路由）結(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)和向終端（路由）結(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)。本系統(tǒng)協(xié)調(diào)器選擇了串口轉(zhuǎn)USB接口與PC機(jī)連接，PC機(jī)上裝有CH340的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行識(shí)別。協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)提供兩個(gè)串口，其中一個(gè)串口連接Pc機(jī)，一個(gè)串口用于下載調(diào)試。

4顯示模塊

本系統(tǒng)顯示包含了兩部分：底層的LCD顯示和PC上的顯示?！叭姟惫╇姳O(jiān)控、管理系統(tǒng)的終端（路由）傳感結(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)后，通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)出傳輸至協(xié)調(diào)結(jié)點(diǎn)上，并在LCD顯示，給調(diào)試帶來了方便，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，電源底板上預(yù)留單排7孔排座，用來接插LCD模塊。在LCD顯示中，因?yàn)槊總€(gè)結(jié)點(diǎn)都配備有LCD模塊，終端結(jié)點(diǎn)在顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)直接用英文顯示當(dāng)前用戶用的接入狀態(tài)為哪一種。

5結(jié)語

本套系統(tǒng)中，采集了溫濕度、光照度和交流電壓。設(shè)計(jì)了這三項(xiàng)在供電監(jiān)控、管理中相對(duì)比較有代表性也較為重要的參數(shù)指標(biāo)，對(duì)這三項(xiàng)進(jìn)行采集、傳輸和顯示及器件的控制。在實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用過程中，可以根據(jù)需要相應(yīng)添加或修改其它傳感器，并可以添加控制部分電路，完成對(duì)供電系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

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