ZigBee技术在太阳能板监测系统的应用研究

【摘要】：伴随着现今社会的经济和技术的飞速发展，能源问题已经成为当前人类社会所面临的主要问题。太阳能是一种可再生的绿色能源，具有储量无限制、寿命长、对环境污染小等特点，在当今全球石油能源面临巨大危机的情况下，已经得到了很大的发展，在多个国家和地区日照充足的地方获得了广泛的应用。但是随着成规模的太阳能发电设施在我国的陆续建成投入使用，对于太阳能发电设施的的监控系统提出了新的需求。目前，对于太阳能发电系统的监控技术尚处于发展完善阶段，特别是其中的监控数据通讯系统更是各个厂商自成体系。国内外普遍采用的监控方案中，大部分存在着通信方式单一、系统管理缺乏、技术水平低下、无线传输成本过高、系统的整合程度低等问题。 本课题研究的是如何利用现今在局域通讯中广泛使用的ZigBee技术实时的监测太阳能发电系统的运行状况。本文针对用户侧太阳能发电系统各个子方阵分布在不同区域，同时各个区域之间布线困难的问题，但是需要统一监控，提出了基于ZigBee无线传感器网络和GPRS技术结合实现对太阳能发电系统实现远程监控的方案。介绍了基于ZigBee的无线传感器网络和GPRS技术的太阳能板远程监控系统的实现基本原理、系统开发流程和实验效果分析。系统的数据采集节点对电流、电压数据进行采集，通过温湿度传感器和日照幅度计对太阳能板的各种运行数据进行实时采集，并将采集到的数据通过ZigBee无线传感网络传输到汇聚节点，再由汇聚节点传输到GPRS设备，GPRS设计通过无线网络传输到数据服务器，通过计算机终端软件对采集到的数据进行分析和显示处理。 基于以上认识，本文的主要工作内容如下：对太阳能发电系统进行研究；无线传感器网络ZigBee、GPRS技术和组网技术的研究；系统的采集硬件和数据服务器端软件的设计开发；本文提出的无线监控系统进行实验数据分析，说明了ZigBee与GPRS技术应用于太阳能板监测系统的可行性，同时采用本系统可以降低成本、提高可靠性和减轻维护强度，为太阳能板的监测提供了可靠高效的解决方案。 【关键词】：太阳能板 ZigBee GPRS 光伏监控系统
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 研究现状和存在问题10-12
• 1.3 本文的主要工作和创新点12-13
• 1.4 本文的章节安排13-14
• 第二章 无线传感网络技术和 GPRS 技术概述14-25
• 2.1 无线传感器网络概述14-18
• 2.1.1 无线传感器网络体系结构14-15
• 2.1.2 无线传感器节点结构15-16
• 2.1.4 无线传感器网络协议栈16-18
• 2.2 无线传感器网络的特征18-21
• 2.2.1 与现有无线网络的差异18-19
• 2.2.2 无线传感器网络的特点19-20
• 2.2.3 无线传感器网络技术的应用领域20
• 2.2.4 无线传感器网络的发展历史20-21
• 2.3 无线传感器网络的关键技术21-23
• 2.4 GPRS 技术简介23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 系统硬件电路设计25-34
• 3.1 系统硬件整体框架设计25-26
• 3.2 ZigBee 芯片组 CC253026-28
• 3.3 电压电流采集硬件电路设计28-29
• 3.4 光照度采集硬件电路设计29-30
• 3.5 温湿度采集硬件电路设计30-31
• 3.6 CC2530 无线传感器节点硬件设计31-32
• 3.7 电源供电与串口通信设计32-33
• 3.8 本章小结33-34
• 第四章 系统软件程序设计34-48
• 4.1 开发平台34
• 4.2 ZStack 协议栈34-36
• 4.3 ZigBee 网络组网方案36-38
• 4.4 ZigBee 数据采集节点软件设计38-42
• 4.4.1 电压电流采集程序设计39-40
• 4.4.2 温湿度采集程序设计40-41
• 4.4.3 光照度采集程序设计41-42
• 4.5 ZigBee 数据汇聚节点软件设计42-44
• 4.6 远程数据中心软件设计与结果分析44-47
• 4.8 本章小结47-48
• 结论48-49
• 参考文献49-52
• 详细摘要52-59

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