一種墻體直流微網(wǎng)電源系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，更具體地說，設(shè)及一種墻體直流微網(wǎng)電源 系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏直流微網(wǎng)是用直流配電方式、通過公共直流母線將光伏發(fā)電系統(tǒng)連接起來的 可控系統(tǒng)，它通過一個集中并網(wǎng)逆變器實現(xiàn)并網(wǎng)控制。
[0003] 目前國內(nèi)外關(guān)于光伏直流微網(wǎng)的論文幾乎是W屋頂光伏系統(tǒng)為研究對象，并無提 及基于墻體光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流微網(wǎng)。墻體直流微網(wǎng)系統(tǒng)是由東、南、西=面墻上光伏發(fā)電 系統(tǒng)構(gòu)成的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于墻體光伏發(fā)電系統(tǒng)的直 流微網(wǎng)的墻體直流微網(wǎng)電源系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種墻體直流微網(wǎng)電源系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，包括與主控計算機相連的協(xié)調(diào)器、若干 個終端設(shè)備，協(xié)調(diào)器與終端設(shè)備間通過ZigBee進(jìn)行通信;終端設(shè)備作為墻體光伏發(fā)電系統(tǒng) 的各個墻上光伏發(fā)電系統(tǒng)的傳感器節(jié)點，進(jìn)行墻上光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集;協(xié)調(diào)器接收 終端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，主控計算機對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析顯示、存儲和共享。
[0007] 作為優(yōu)選，協(xié)調(diào)器掃描未使用的信道，通過所述的信道與終端設(shè)備進(jìn)行通信。
[000引作為優(yōu)選，協(xié)調(diào)器掃描未使用的局域網(wǎng)ID，并作為協(xié)調(diào)器所在局域網(wǎng)的ID。
[0009] 作為優(yōu)選，終端設(shè)備包括終端XBee模塊、終端控制器、測控設(shè)備;測控設(shè)備進(jìn)行數(shù) 據(jù)采集后，通過終端控制器收集，經(jīng)終端XBee模塊進(jìn)行發(fā)送;終端XBee模塊接收協(xié)調(diào)器發(fā)送 的控制命令，經(jīng)終端控制器控制測控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
[0010] 作為優(yōu)選，測控設(shè)備包括電壓傳感器、電流傳感器、溫濕度傳感器或繼電器中的至 少一種。
[00川作為優(yōu)選，協(xié)調(diào)器包括協(xié)調(diào)器XBee模塊、協(xié)調(diào)器控制器，協(xié)調(diào)器XBee模塊接收數(shù)據(jù) 后，經(jīng)協(xié)調(diào)器控制器，由主控計算機對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析顯示、存儲和共享;主控計算機生 成控制命令，經(jīng)協(xié)調(diào)器控制器，由協(xié)調(diào)器XBee模塊進(jìn)行發(fā)送。
[0012] 作為優(yōu)選，通過對同樣的XBee模塊進(jìn)行不同工作模式配置，得到不同工作模式的 終端設(shè)備的終端XBee模塊與協(xié)調(diào)器的協(xié)調(diào)器XBee模塊。
[0013] 作為優(yōu)選，終端設(shè)備不進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與發(fā)送時，處于休眠模式，并進(jìn)行周期性喚 醒;當(dāng)終端設(shè)備喚醒后，向協(xié)調(diào)器發(fā)送查詢請求，如果協(xié)調(diào)器無命令或數(shù)據(jù)需要發(fā)送至終端 設(shè)備，則反饋無數(shù)據(jù)應(yīng)答;如果協(xié)調(diào)器有命令或數(shù)據(jù)需要發(fā)送至終端設(shè)備，協(xié)調(diào)器用一數(shù)據(jù) 包做出響應(yīng)，然后進(jìn)行命令或數(shù)據(jù)的發(fā)送;終端設(shè)備接收到命令或數(shù)據(jù)后，反饋接收應(yīng)答， 協(xié)調(diào)器確認(rèn)命令或數(shù)據(jù)已送達(dá)。
[0014] 作為優(yōu)選，當(dāng)終端設(shè)備接收到協(xié)調(diào)器發(fā)送的控制命令后，反饋采集的數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)器 接收到所有終端設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)后，逐一對各個終端設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯誤檢測，如果 檢測到錯誤，則輸出錯誤信息;如果錯誤檢測通過，則從反饋的數(shù)據(jù)中提取終端設(shè)備發(fā)送的 原始數(shù)據(jù)。
[0015] 作為優(yōu)選，主控計算機通過圖形界面發(fā)送控制命令，顯示數(shù)據(jù)。
[0016] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0017] 本發(fā)明在已建立的墻體直流微網(wǎng)電源系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)計了一種墻體直流微網(wǎng)電源 系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，將XBee應(yīng)用于直流微網(wǎng)電源系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，通過硬件及軟件方面的設(shè) 計，完成了一個基于XBee的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。本發(fā)明采用帶協(xié)調(diào)器輪詢的周期性喚醒工作 方式，終端設(shè)備只需要很少的耗能，適合電池長期供電。根據(jù)實施需求，采用LabVIEW與 Arduino配合使用，將復(fù)雜的單片機設(shè)計和軟件設(shè)計變得簡單化，縮短了開發(fā)周期。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的構(gòu)架示意圖；
[0019] 圖2是終端設(shè)備的原理框圖；
[0020] 圖3是終端設(shè)備周期性喚醒并進(jìn)行通信的示意圖；
[0021 ]圖4是控制終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖；
[0022] 圖5是錯誤檢測的流程圖；
[0023] 圖6是LabVIEW的界面示意圖。
【具體實施方式】
[0024] W下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025] 本發(fā)明提供一種墻體直流微網(wǎng)電源系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括與主控計算 機相連的協(xié)調(diào)器、若干個終端設(shè)備，協(xié)調(diào)器與終端設(shè)備間通過ZigBee進(jìn)行通信;終端設(shè)備作 為墻體光伏發(fā)電系統(tǒng)的各個墻上光伏發(fā)電系統(tǒng)的傳感器節(jié)點，進(jìn)行墻上光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)采集;協(xié)調(diào)器接收終端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，主控計算機對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析顯示、存儲和 共享。
[0026] 終端設(shè)備包括終端XBee模塊、終端控制器、測控設(shè)備(包括電壓傳感器、電流傳感 器、溫濕度傳感器或繼電器中的至少一種）；測控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后，通過終端控制器收 集，經(jīng)終端XBee模塊進(jìn)行發(fā)送;終端XBee模塊接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的控制命令，經(jīng)終端控制器控 制測控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
[0027] 本實施例中，ArduinoMEGA2560開發(fā)板作為終端控制器，如圖2所示，終端控制器負(fù) 責(zé)收集測控設(shè)備的各種數(shù)據(jù)，通過終端XBee模塊發(fā)送到協(xié)調(diào)器;根據(jù)設(shè)定控制或者上位機 的控制命令控制現(xiàn)場的測控設(shè)備。終端設(shè)備采用電池供電，為了使生長電池的效力，只有需 要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制時，設(shè)備才處于工作狀態(tài)，終端設(shè)備不進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與發(fā)送時，處于 休眠模式，并進(jìn)行周期性喚醒；W便節(jié)能。如圖3所示，當(dāng)終端設(shè)備處于帶協(xié)調(diào)器輪詢的周期 性喚醒工作方式下時，當(dāng)一個終端設(shè)備被周期性喚醒時，自動向協(xié)調(diào)器發(fā)送一個短查詢消 息的查詢請求，如果協(xié)調(diào)器無命令或數(shù)據(jù)給終端設(shè)備，那么協(xié)調(diào)器回復(fù)一個無數(shù)據(jù)應(yīng)答;當(dāng) 協(xié)調(diào)器有命令或數(shù)據(jù)給喚醒的終端設(shè)備時，協(xié)調(diào)器用一數(shù)據(jù)包做出響應(yīng)，隨后命令或數(shù)據(jù) W標(biāo)準(zhǔn)API數(shù)據(jù)包形式發(fā)送，終端設(shè)備接收到命令后，回復(fù)一條應(yīng)答消息給協(xié)調(diào)器，標(biāo)志著 控制命令準(zhǔn)確的到達(dá)。
[0028]協(xié)調(diào)器包括協(xié)調(diào)器XBee模塊、協(xié)調(diào)器控制器，協(xié)調(diào)器XBee模塊接收數(shù)據(jù)后，經(jīng)協(xié)調(diào) 器控制器，由主控計算機對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析顯示、存儲和共享;主控計算機生成控制命 令，經(jīng)協(xié)調(diào)器控制器，由協(xié)調(diào)器XBee模塊進(jìn)行發(fā)送。
[00巧]本實施例中，采用ArduinoMEGA2560作為協(xié)調(diào)器控制器，UARTl接口控制終端XBee 模塊，UARTO接口與主控計算機串口相連，上傳接收到的傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)，進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理、分析顯示、存儲和共享;分別在東、南、西墻上的終端設(shè)備直接負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集。
[0030] 終端XBee模塊與協(xié)調(diào)器XBee模塊的參數(shù)與性能相同，可W采用相同的XBee模塊。 XBee模塊的設(shè)計滿足IE邸802.15.4,是按照ZigBee協(xié)議來運行的，支持對低成本和低功耗 有獨特需求的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)工程。只需要最小的功耗，就能夠提供遠(yuǎn)程設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳 輸?shù)目煽啃?。XBee模塊的基本性能參數(shù)如下:發(fā)送功率ImW，接收靈敏度-92地m，室內(nèi)傳輸距 離30m，室外傳輸距離IOOm;在3.3V電源下，發(fā)送電流45mA，接收電流50mA;在網(wǎng)絡(luò)性能方面， 具有DSSS(直接序列擴頻)功能，12個軟件可選的直接序列頻道，每個信道具有65000個可用 網(wǎng)絡(luò)地址。本發(fā)明使用的XBee模塊型號為XB24-AWI-001。
[0031] 本發(fā)明通過創(chuàng)建一個包含多個終端設(shè)備和一個協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)，能避免模塊與模塊 通信的干擾問題。本發(fā)明中，通過對同樣的XBee模塊進(jìn)行不同工作模式配置，得到不同工作 模式的終端設(shè)備的終端XBee模塊與協(xié)調(diào)器的協(xié)調(diào)器XBee模塊。一個被配置作為協(xié)調(diào)器的 XBee模塊能通過掃描來發(fā)現(xiàn)未使用的信道，通過所述的信道與終端設(shè)備進(jìn)行通信。如果不 具備自動掃描未使用的信道的功能，則就必須分配相同的無線信道給每個XBee模塊，并需 要排除附近沒有網(wǎng)絡(luò)使用運個信道。運種"手動保持交錯"的方法更多用在實驗室內(nèi)。但現(xiàn) 在許多設(shè)備工作在相同的頻率范圍內(nèi)，讓協(xié)調(diào)器尋求一個開放的信道，可W提供更好的服 務(wù)。同樣，協(xié)調(diào)器能夠發(fā)現(xiàn)一個未用的個人局域網(wǎng)ID，并作為協(xié)調(diào)器所在局域網(wǎng)的ID，用此 ID區(qū)分一個網(wǎng)絡(luò)與附近的其他網(wǎng)絡(luò)。
[0032] 本實施例中，采樣迪進(jìn)公司配套的X-CTU軟件對協(xié)調(diào)器XBee模塊和終端XBee模塊 進(jìn)行如下配置。
[0033] 1)協(xié)調(diào)器XBee模塊:發(fā)現(xiàn)未使用的無線信道，并讓任何終端設(shè)備與之配對。
[0034] 1 . 1)在。網(wǎng)絡(luò)與安全（Networking&Security)"標(biāo)簽下找到 "MY-16-BitSourceAd化ess",將其設(shè)置為任意4個十六進(jìn)制值。
[0035] 1.2