基于zigbee的光伏发电监控系统的设计与实现

郭 丽

（安徽电子信息职业技术学院 软件学院， 安徽 蚌埠 233000）

近几年由于国家大力推广新能源产业，同时新能源产业既绿色环保，又可以减少非可再生资源的消耗。但是由于地域的限制，很多偏远地区在发展光伏产业的同时，却无法实现对系统的实时监控。因此选择采用zigbee技术融入监控系统有效地避免了区域限制等问题。ZigBee技术是目前大力发展的一种短距离、低功耗的无线通信技术。本课题旨在设计一种嵌入zigbee技术的光伏发电无线监控系统。本系统要求具备以下几个方面的功能：第一，系统中的相关影响因子具备实时的数据收集功能；第二，数据可以实现实时传递的功能；第三，通过zigbee模块实现无线监控功能；第四，具备预警功能。

一、无线监控发电系统设计思路

光伏发电监控系统通过zigbee的核心技术完成系统实时监控，主要分为两个模块。第一模块光伏系统各单片机与光伏系统的连接监控；第二模块实现光伏系统的内部与外部监控。系统框架构建图如图1所示：

二、系统设计

（一）图2为基于cc2430芯片的嵌入zigbee无线传输模块的系统整体结构设计：

（二）硬件设计部分

将外部电路的所有部分全部嵌入zigbee模块，采用的ADuC812芯片由五部分构成，即52内核，ADU和DAC，SPI总线，UART串行口以及flash模块。传感器的参数输出信号通过信号调理模块放大调理，输入至ADUC812中的多通道模拟/数字转换器，参数信号模数转换后被保存到随机存储器中，再利用串行接口把参数信息读入，最后将参数信息直接呈现给使用计算机的用户界面上。硬件部分数据采集模块即传感器模块设计如下：

当所有的数据在被写入后，最后全部由计算机直接呈现，可以和用户直接交流。通信部分采用CC2430芯片，由于芯片本身包含了必须的电路系统，这样就勿需再增加额外的电路，直接实现ZigBee模块下的信号和数据的收发功能。电阻全部要求为偏置的，由于电路自身的原因，会对整个光伏系统产生波动影响，退耦电路的添加可以有效地降低并减少干扰因素的影响，真正地提高系统的运转效率。传感器模块如图3所示。

（三）软件设计部分

当节点上电时，首先进行信道扫描并建立网络，接收数据后请求是否加入网络，如果空间分配失败，系统进入休眠状态；反之，如果空间分配成功，则进行入网申请，加入网络失败的话仍然进入休眠系统，如果成功则采集数据进行数据发送。软件流程图如图4所示：

三、系统模拟测试

最后，团队进行系统模拟测试。在项目实验室安置了若干台计算机，用来监控和接收数据。计算机接收传感器传递过来的数据，实现了实时地监控。系统除了对电压等数据进行监控之外，还对温度等数据进行实时预警，确保系统的正常运行之外，也确保了系统的安全性。传感器模块及zigbee模块同时运行，当系统运行正常接入网路时，如果数据传输正常就会将数据传递至监控者的监控界面，进行实时监控。

目前市场上，zigbee模块在网络中具备较好的短距离无线传输监控功能，因此本系统的设计采用zigbee模块作为无线网络传输的核心部分，可以在地势偏远传输不便的区域较好地应用。本课题组致力于光伏发电无线传输系统的监控研究，会在今后的研究工作中更加细致地完善系统设计，争取更大的发电效率。

[1]刘 禾.数字图像处理及应用[M].北京:中国电力出版社，2006.

[2]阮晓东.分布式光伏发电关键问题:储能技术[J].太阳能，2013，（04）.

[3]吕治安.zigbee网络原理与应用开发[M].北京:航空航天大学出版社，2008.

[4]分布式光伏发电接入系统典型设计编委会.分布式光伏发电接入系统典型设计[M].中国:国家电网公司，2012.