基于无线传感器网络在光伏监控系统中应用与研究

论文摘要

在如今能源危机的形势下，光伏发电得到了很快地发展。光伏发电系统运行的关键性技术也得到了快速进步，但随着规模性的太阳能电站在中国开始陆续建设和投入运行，光伏电站都必须配备功能齐全、自动运行的监控系统。通信是保证监控系统上传下达、高效快捷的重要环节，而通信网络体系也在很大程度上决定了监控系统的拓扑结构，故在监控系统设计时对通信方案进行深入细致的研究和试验是十分必要的。目前，光伏电站监控技术尚处于发展完善阶段，其中通信系统也是各厂商自成体系，总体上看，通信方式单一、网络管理缺乏、技术水平不高、整合程度较低，难以承载不断增加的业务需求，本课题的研究是如何利用无线网络信息技术实时监测光伏发电系统的运行状况。本文针对用户侧光伏发电系统各子方阵分布在不同区域，子方阵之间布线困难的问题，要实现同一监控，即提出了基于无线传感器网络实现远程监控的方法。本文介绍了基于ZigBee与GPRS协议远程监控系统实现的基本原理、系统开发流程及实验效果分析。本文利用无线传感网络的组网灵活、便捷性等优点，完成了光伏系统的数据采集传输功能。基于以上提及的光伏发电系统有线监控的不利因素，提出解决办法。总结出本文的工作重点如下：（1）用户侧并网发电系统的研究；（2）无线传感网络ZigBee、GPRS及其组网技术的研究；（3）无线传感网络应用于用户侧并网发电光伏监控系统的研究。最后对ZigBee与GPRS无线监控系统进行具体实验分析，说明了ZigBee与GPRS作为一种新型无线通信技术，适合应用在各种用户侧光伏并网光伏电站，可以有效的降低成本，提升系统可靠性和减少维护工作强度。实验结果与实验数据基本与有线监控系统相吻合，证明ZigBee与GPRS无线监控系统的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 光伏发电系统主要研究内容
• 1.3 光伏发电监控系统存在的问题与分析
• 1.4 主要研究内容和论文架构
• 第二章 无线传感器网路研究
• 2.1 ZigBee 技术
• 2.1.1 ZigBee 技术特点
• 2.1.2 ZigBee 协议规范
• 2.1.3 ZigBee 网络拓扑结构
• 2.2 GPRS 技术
• 2.2.1 GPRS 特点
• 2.2.2 GPRS 系统结构
• 2.2.3 GPRS 的安全可靠性和抗干扰能力
• 2.3 ZigBee 与 GPRS 无线网路监控系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 无线网络监控系统硬件设计与实现
• 3.1 ZigBee 与 GPRS 硬件模块的设计
• 3.1.1 ZigBee 应用方案
• 3.1.2 ZigBee 无线模块硬件电路设计
• 3.2 ZigBee 模块网络组建
• 3.3 GPRS 模块及外围电路设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 无线监控系统软件实现
• 4.1 ZigBee 与 GPRS 无线监控系统软件设计
• 4.1.1 无线监控系统参数定义
• 4.1.2 远程无线监控数据协议格式
• 4.2 无线监控系统软件设计
• 4.2.1 软件开发平台
• 4.2.2 主模块程序设计过程
• 4.3 应用无线传感网络方法的光伏并网发电系统监控
• 4.4 本章小结
• 第五章 采集节点硬件与软件设计
• 5.1 采集节点硬件设计
• 5.1.1 逆变器采集模块硬件设计
• 5.1.2 温度采集芯片模块设计
• 5.1.3 SHT10 传感器温度采集
• 5.1.4 电能采集芯片模块设计
• 5.2 采集节点程序设计
• 5.2.1 逆变器采集模块软件设计
• 5.2.2 温度采集模块软件设计
• 5.2.3 电能采集芯片模块软件设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 无线监控系统界面设计与实验分析
• 6.1 无线监控系统界面设计
• 6.2 无线监控系统实验与效果分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文