CN105554111A - 基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法 - Google Patents

基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法，系统模块包括系统中控、Web服务器、光伏组件、ZigBee模块，首先将ZigBee模块实现Zigbee协议栈，其入网后分配个域网标识符和对应于每个待测光伏组件的网络短地址；然后将上述Zigbee模块接入系统中控并完成信息注册；最后将注册后的Zigbee模块外接于对应的待测光伏组件上，系统模块通电后自动组网互联，通过系统中控对已注册的待测光伏组件进行监控，将监控信息保存至数据库并上传到Web服务器中，局域网外通过互联网或通过多媒体设备远程访问Web服务器实现同步监控。本发明实现辐照度无线数据采集，模块化、低功耗、组网能力强。

Description

基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法
技术领域
本发明涉及太阳辐照度监测领域，特别是涉及一种基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法。
背景技术
随着科技的进步，新能源产业迅猛发展，光伏发电以其巨大的优势在所有新能源中占有重要地位，得到越来越多的认可。目前，公知的转换效率问题是制约光伏产业的瓶颈，而转换效率的测试离不开光伏组件表面太阳辐照度的测试。但是，目前很多光伏电站对大量的分布式的光伏组件缺乏实时有效的统一监测，采集环节多以有线方式进行组网，即将各个测试组件通过若干台以太网交换机搭建局域网后实现组网互联，最后由一台中控服务器来实现各个测试组件的数据采集分析。
有线方式的缺点十分明显，首先布线繁琐，光伏电站内大量分布的光伏组件都需要有线联网，布线改线工程量巨大，且一旦布线完成，光伏组件的可移动性受到限制；其次对交换机的需求导致成本增加，同时工程后期不易维护，有线线路容易损坏，在新增或撤出相关测试组件时较为困难，使系统软件扩展性不足。
因此亟需提供一种新型的太阳辐照度监测方法来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法，能够实现对光伏电站所有光伏组件的辐照度无线数据采集及组网监测。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法，系统模块包括系统中控、与系统中控相连的Web服务器、光伏组件，还包括ZigBee模块，分别外接于系统中控及待测光伏组件；
首先将ZigBee模块实现Zigbee协议栈，其入网后分配个域网标识符和对应于每个待测光伏组件的网络短地址；
然后将上述Zigbee模块接入系统中控并完成信息注册，即将Zigbee模块的网络短地址和包括待测光伏组件的名称、型号以及控制命令的信息保存到系统中控的数据库中；
最后将注册后的Zigbee模块外接于对应的待测光伏组件上，系统模块通电后自动组网互联，通过系统中控对已注册的待测光伏组件进行监控，并将监控信息保存至系统中控的数据库上传到Web服务器中，局域网外通过互联网或通过多媒体设备远程访问Web服务器实现同步监控。
在本发明一个较佳实施例中，若增加待测光伏组件则在系统中控的界面上进行相应的Zigbee模块的信息注册；若待测光伏组件发生故障或删除待测光伏组件则在系统中控的界面上进行相应的Zigbee模块的信息注销，因而所述系统模块的扩展性良好。
在本发明一个较佳实施例中，Zigbee模块包括Zigbee芯片、半开源协议栈、USB–RS232接口双向转换器，Zigbee模块的接口包括USB接口、TTL电平串口。Zigbee模块采用Zigbee芯片、半开源协议栈来完成Zigbee模块的开发，采用USB–RS232接口双向转换器提供USB接口和TTL电平串口两种接口形式，实现无线模块的透明传输功能。
进一步的，Zigbee协议栈为系统初始化完成之后，Zigbee模块的处理器进入睡眠模式，同时开启轮询式任务调度管理机制，一旦发生事件，立即唤醒系统，调用处理事件，处理完成之后继续进入睡眠模式，从而降低了系统模块的整体功耗。
本发明的有益效果是：本发明引入Zigbee技术实现太阳辐照度的无线数据采集，提供了一种模块化、低功耗、低成本且组网能力强的远程无线监测方法，可以实现对光伏电站所有光伏组件的组网监测，并及时获取设备运行和故障上报等信息；在智能化方面，支持中控、移动终端和Web服务器多种控制方式；在用户体验方面，提供友好的人机交互界面，简化操作使用流程，动态的注册和注销操作，使系统扩展性良好。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的系统拓扑结构示意图；
图2是所述Zigbee模块的协议栈系统流程图；
图3是所述系统中控一较佳实施例的主控界面图；
图4是所述Web服务器的工作机制流程图；
图5是通过互联网远程访问Web服务器获取电站内辐照度等参数的采集情况示意图；
图6是通过多媒体设备访问Web服务器获取电站内辐照度的采集界面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法，系统模块包括系统中控、与系统中控相连的Web服务器、光伏组件，还包括ZigBee模块，可分别外接于系统中控及待测光伏组件。Zigbee模块采用Zigbee芯片CC2530、半开源协议栈Z-Stack来完成Zigbee模块的开发，采用USB–RS232接口双向转换器提供USB接口和TTL电平串口两种接口形式，可以带电自组网，实现无线模块的透明传输功能。本发明所述方法为：
首先将ZigBee模块实现Zigbee协议栈，其入网后分配个域网标识符和对应于每个待测光伏组件的网络短地址；
请参阅图2，Zigbee协议栈为系统初始化完成之后，Zigbee模块的处理器进入睡眠模式，同时开启轮询式任务调度管理机制，一旦发生事件，立即唤醒系统，调用处理事件，处理完成之后继续进入睡眠模式，从而降低了系统模块的整体功耗。
Zigbee模块入网后分配16位的网络短地址，主要用于设备鉴别和信息传送，为保证网络中短地址的唯一性，Zigbee模块采用分布式寻址方案分配网络地址，只要网络不改变，短地址一旦分配成功之后也不会随便改变。此外，Zigbee协议定义一个值在0～0x3fff之间的14位个域网标识符(PANID)，用来标识网络的唯一性。根据以上信息，在Zigbee芯片的非易失闪存中保存自身节点网络PANID和网络短地址，这样即使系统模块重启之后，Zigbee模块凭借对网络的记忆功能，可以自动读取网络信息，包括写入的网络ID和网络短地址，供查询设置。
当Zigbee模块的USB接口和TTL电平串口接收到数据时，会根据接收数据指令格式，分别进行获取网络ID、网络短地址和向具体网络地址发送数据的功能，在一较佳实施例中设计如下表指令：
然后将上述实现Zigbee协议栈的Zigbee模块接入系统中控，系统中控检测到该Zigbee模块，弹出配置界面如图3所示，工作人员可以查询该模块的网络ID和网络短地址，实现Zigbee模块的注册，即将Zigbee模块的网络短地址和包括待测光伏组件的名称、型号以及控制命令的信息保存到系统中控的数据库中；
最后将注册后的Zigbee模块外接于对应的待测光伏组件上，系统模块通电后自动组网，光伏电站内所有外接Zigbee模块的待测光伏组件及系统中控本身，均实现了组网互联，由于待测光伏组件的设备信息已经保存在系统中控的数据库里，系统中控在启动网络监听之后，能够查询到注册设备列表内容，访问控制具体的光伏组件，将监控信息保存至系统中控的数据库并上传到Web服务器中。Web服务器的工作机制如图4所示，在联网后，权限用户可以通过浏览器登陆访问服务器，查询当前在线注册设备，实现远程监控，并可下载待注册设备信息(包括设备类型、设备名称和控制命令清单)到中控系统，实现下一次对新的光伏组件的注册以及注册后的后期监控。请参阅图5和图6，局域网外可通过互联网或通过多媒体设备(图6中所示为手机)远程访问Web服务器，例如手机可通过3G、GPRS、wifi等无线方式远程访问Web服务器，实时获取采集数据进行分析。
若增加待测光伏组件则在系统中控的界面上进行相应的Zigbee模块的信息注册；若待测光伏组件发生故障或删除待测光伏组件则在系统中控的界面上进行相应的Zigbee模块的信息注销，因而所述系统模块的扩展性良好。
本发明引入Zigbee技术实现太阳辐照度的无线数据采集，提供了一种模块化、低功耗、低成本且组网能力强的远程无线监测方法，可以实现对光伏电站所有光伏组件的组网监测，并及时获取设备运行和故障上报等信息；在成本功耗方面，使用性价比理想的Zigbee无线技术；在复杂度方面，模块化组网取代繁琐的布线，可实时监测光伏电站内的大量光伏组件；在智能化方面，支持中控、移动终端和Web服务器多种控制方式；在用户体验方面，提供友好的人机交互界面，简化操作使用流程，动态的注册和注销操作，使系统扩展性良好。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法，系统模块包括系统中控、与系统中控相连的Web服务器、光伏组件，其特征在于，系统模块还包括ZigBee模块，分别外接于系统中控及待测光伏组件；
首先将ZigBee模块实现Zigbee协议栈，其入网后分配个域网标识符和对应于每个待测光伏组件的网络短地址；
然后将上述Zigbee模块接入系统中控并完成信息注册，即将Zigbee模块的网络短地址和包括待测光伏组件的名称、型号以及控制命令的信息保存到系统中控的数据库中；
最后将注册后的Zigbee模块外接于对应的待测光伏组件上，系统模块通电后自动组网互联，通过系统中控对已注册的待测光伏组件进行监控，并将监控信息保存至系统中控的数据库上传到Web服务器中，局域网外通过互联网或通过多媒体设备远程访问Web服务器实现同步监控。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法，其特征在于，若增加待测光伏组件则在系统中控的界面上进行相应的Zigbee模块的信息注册；若待测光伏组件发生故障或删除待测光伏组件则在系统中控的界面上进行相应的Zigbee模块的信息注销。
3.根据权利要求1所述的基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法，其特征在于，Zigbee模块包括Zigbee芯片、半开源协议栈、USB–RS232接口双向转换器，Zigbee模块的接口包括USB接口、TTL电平串口。
4.根据权利要求1或3所述的基于Zigbee协议的模块化的太阳辐照度监测方法，其特征在于，Zigbee协议栈为系统初始化完成之后，Zigbee模块的处理器进入睡眠模式，同时开启轮询式任务调度管理机制，一旦发生事件，立即唤醒系统，调用处理事件，处理完成之后继续进入睡眠模式。
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