基于物联网分布式楼宇光伏电站监控系统设计

【摘要】：江南体育在线直播观看 发电系统是利用太阳能发电的重要方式，目前，楼宇光伏电站是江南体育在线直播观看 发电系统应用的发展趋势，而且应用规模和区域也不断扩大，而固定式光伏发电系统不能保证太阳光垂直照射，使得太阳能发电效率不高；分布式光伏电站的监测主要是布线复杂、费用高的有线方式，即使是无线方式也存在成本高，功耗大的缺点。针对以上情况，本文基于物联网技术设计了一种低成本、高效率的分布式楼宇光伏电站自动群跟踪与监控管理系统，实现了对楼宇光伏电站的群控与数字化监管。 本文应用于齐齐哈尔大学和中山大学太阳能研究所联合建设的齐齐哈尔大学三个校区分布式楼宇光伏电站。首先，阐述了楼宇光伏电站及国内外光伏电站监测和监控管理技术发展现状，以及把物联网技术应用于楼宇光伏电站中的意义；其次，根据实际应用需求以物联网技术和自动跟踪的原理与方式为基础，构建了基于物联网三个层次架构的楼宇光伏电站监控管理系统的总体方案；再次，为了改进国内外对光伏电站监控管理方式的不足，系统在物联网的感知层、传输层和应用层的三个体系架构基础上，设计了楼宇光伏电站自动群跟踪控制和管理系统。 1、在感知层中以ZigBee无线网络为基础，采用ZigBee芯片JN5139和驱动控制芯片TB6560HQ等为核心芯片，设计了楼宇光伏电站运行参数信息采集传输监测及自动群跟踪控制系统。完成了ZigBee网络的布点组网、采集、传输等，并设计了光跟踪变送器和终端采集控制节点及自动群跟踪采集和控制程序。 2、在系统的传输层和应用层中设计了通过ZigBee无线传感网的区域监控管理模块和通过Internet与采用C/S模式的远程访问模块，分别实现光伏电站监控和运行参数信息的实时显示监测，支持光伏电站运行参数信息的数据存取、访问与应用。 最后，构建系统调试和实验平台，对系统功能进行测试。结果表明该系统在感知层中的ZigBee网络中能进行实时的数据采集传输，自动群跟踪控制，可使发电效率提高30%以上；在传输层和应用层中能进行监控管理及通过Internet技术实现信息的访问与应用。系统设计达到了预期的要求，具有实际的应用价值。 【关键词】：物联网 楼宇光伏电站 光跟踪变送器 自动群跟踪 监控管理
【学位授予单位】：齐齐哈尔大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 楼宇光伏电站的发展现状和前景11-14
• 1.1.1 光伏电站的发展现状11-12
• 1.1.2 楼宇光伏电站发展和前景12-14
• 1.2 国内外光伏电站监测和监控技术发展状况14-18
• 1.2.1 光伏电站监测监控技术发展现状和前景14-16
• 1.2.2 太阳光自动跟踪监控技术研究现状16-18
• 1.3 物联网技术发展及其应用于楼宇光伏电站监测监控的意义18-19
• 1.4 课题研究的目的、内容和意义19-21
• 2 物联网技术与自动跟踪监控理论21-28
• 2.1 物联网技术及其体系架构21-26
• 2.1.1 物联网体系构架21-23
• 2.1.2 ZigBee 技术及协议架构23-24
• 2.1.3 ZigBee 的网络拓扑结构24-25
• 2.1.4 ZigBee 技术与其它无线通信技术特性比较25-26
• 2.2 太阳光自动跟踪原理26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 基于物联网技术的系统总体方案设计28-41
• 3.1 基于物联网技术的监控管理系统方案设计28-38
• 3.1.1 ZigBee 组网与数据传输方案设计30-34
• 3.1.2 光伏电站监测管理方案及结构34-38
• 3.2 太阳光自动群跟踪控制方案设计38-40
• 3.2.1 自动跟踪方案选择与设计38
• 3.2.2 自动跟踪控制方法描述38-39
• 3.2.3 自动跟踪控制程序算法描述39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 4 光跟踪变送器软硬件设计41-59
• 4.1 光跟踪变送器设计方案41-43
• 4.2 光跟踪变送器硬件设计43-50
• 4.2.1 ZigBee 芯片选型与电路设计44-45
• 4.2.2 步进电机驱动芯片选型与电路设计45-48
• 4.2.3 其它电路芯片选型与电路设计48-50
• 4.3 光跟踪变送器软件设计及关键功能实现方法50-58
• 4.3.1 光跟踪变送器软件流程设计50-52
• 4.3.2 自动群跟踪程序实现52-53
• 4.3.3 光信号强度采集及步进电机驱动程序的实现53-58
• 4.4 本章小结58-59
• 5 分布式楼宇光伏电站监测管理软件设计59-76
• 5.1 监测管理软件的设计与实现60-70
• 5.1.1 串口通信模块设计60-62
• 5.1.2 监控管理模块的设计62-66
• 5.1.3 远程客户端模块的设计66-70
• 5.2 系统数据库的数据存取设计与实现70-75
• 5.3 本章小结75-76
• 6 系统实验测试76-83
• 6.1 光跟踪变送器测试76-79
• 6.2 ZigBee 组网及数据测试79-80
• 6.3 软件测试80-82
• 6.4 本章小结82-83
• 结论83-84
• 参考文献84-87
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况87-88
• 致谢88-89

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