基于zigbee的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

郭 麗

（安徽電子信息職業(yè)技術學院 軟件學院， 安徽 蚌埠 233000）

近幾年由于國家大力推廣新能源產業(yè)，同時新能源產業(yè)既綠色環(huán)保，又可以減少非可再生資源的消耗。但是由于地域的限制，很多偏遠地區(qū)在發(fā)展光伏產業(yè)的同時，卻無法實現(xiàn)對系統(tǒng)的實時監(jiān)控。因此選擇采用zigbee技術融入監(jiān)控系統(tǒng)有效地避免了區(qū)域限制等問題。ZigBee技術是目前大力發(fā)展的一種短距離、低功耗的無線通信技術。本課題旨在設計一種嵌入zigbee技術的光伏發(fā)電無線監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)要求具備以下幾個方面的功能：第一，系統(tǒng)中的相關影響因子具備實時的數(shù)據(jù)收集功能；第二，數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)實時傳遞的功能；第三，通過zigbee模塊實現(xiàn)無線監(jiān)控功能；第四，具備預警功能。

一、無線監(jiān)控發(fā)電系統(tǒng)設計思路

光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)通過zigbee的核心技術完成系統(tǒng)實時監(jiān)控，主要分為兩個模塊。第一模塊光伏系統(tǒng)各單片機與光伏系統(tǒng)的連接監(jiān)控；第二模塊實現(xiàn)光伏系統(tǒng)的內部與外部監(jiān)控。系統(tǒng)框架構建圖如圖1所示：

二、系統(tǒng)設計

（一）圖2為基于cc2430芯片的嵌入zigbee無線傳輸模塊的系統(tǒng)整體結構設計：

（二）硬件設計部分

將外部電路的所有部分全部嵌入zigbee模塊，采用的ADuC812芯片由五部分構成，即52內核，ADU和DAC，SPI總線，UART串行口以及flash模塊。傳感器的參數(shù)輸出信號通過信號調理模塊放大調理，輸入至ADUC812中的多通道模擬/數(shù)字轉換器，參數(shù)信號模數(shù)轉換后被保存到隨機存儲器中，再利用串行接口把參數(shù)信息讀入，最后將參數(shù)信息直接呈現(xiàn)給使用計算機的用戶界面上。硬件部分數(shù)據(jù)采集模塊即傳感器模塊設計如下：

當所有的數(shù)據(jù)在被寫入后，最后全部由計算機直接呈現(xiàn)，可以和用戶直接交流。通信部分采用CC2430芯片，由于芯片本身包含了必須的電路系統(tǒng)，這樣就勿需再增加額外的電路，直接實現(xiàn)ZigBee模塊下的信號和數(shù)據(jù)的收發(fā)功能。電阻全部要求為偏置的，由于電路自身的原因，會對整個光伏系統(tǒng)產生波動影響，退耦電路的添加可以有效地降低并減少干擾因素的影響，真正地提高系統(tǒng)的運轉效率。傳感器模塊如圖3所示。

（三）軟件設計部分

當節(jié)點上電時，首先進行信道掃描并建立網(wǎng)絡，接收數(shù)據(jù)后請求是否加入網(wǎng)絡，如果空間分配失敗，系統(tǒng)進入休眠狀態(tài)；反之，如果空間分配成功，則進行入網(wǎng)申請，加入網(wǎng)絡失敗的話仍然進入休眠系統(tǒng)，如果成功則采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)發(fā)送。軟件流程圖如圖4所示：

三、系統(tǒng)模擬測試

最后，團隊進行系統(tǒng)模擬測試。在項目實驗室安置了若干臺計算機，用來監(jiān)控和接收數(shù)據(jù)。計算機接收傳感器傳遞過來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了實時地監(jiān)控。系統(tǒng)除了對電壓等數(shù)據(jù)進行監(jiān)控之外，還對溫度等數(shù)據(jù)進行實時預警，確保系統(tǒng)的正常運行之外，也確保了系統(tǒng)的安全性。傳感器模塊及zigbee模塊同時運行，當系統(tǒng)運行正常接入網(wǎng)路時，如果數(shù)據(jù)傳輸正常就會將數(shù)據(jù)傳遞至監(jiān)控者的監(jiān)控界面，進行實時監(jiān)控。

目前市場上，zigbee模塊在網(wǎng)絡中具備較好的短距離無線傳輸監(jiān)控功能，因此本系統(tǒng)的設計采用zigbee模塊作為無線網(wǎng)絡傳輸?shù)暮诵牟糠?，可以在地勢偏遠傳輸不便的區(qū)域較好地應用。本課題組致力于光伏發(fā)電無線傳輸系統(tǒng)的監(jiān)控研究，會在今后的研究工作中更加細致地完善系統(tǒng)設計，爭取更大的發(fā)電效率。

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