CN107612971A - 户用式光伏微网的无线控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线控制的技术领域，公开了户用式光伏微网的无线控制系统及其方法，包括：客户端、路由器、WiFi模块、ZigBee模块、转换模块和继电器；其中，所述客户端、路由器和WiFi模块两两连接，且所述客户端将路由器的登录名称和密码发送至WiFi模块，以使得所述WiFi模块连接所述路由器；所述ZigBee模块通过所述转换模块连接于所述WiFi模块，以实现数据的转化；所述继电器的一端连接于所述ZigBee模块，另一端连接于光伏微网。该户用式光伏微网的无线控制系统及其方法克服了现有技术中的WiFi和ZigBee通讯两种通讯方式信息无法互通的问题，实现了WiFi和ZigBee通讯两种通讯方式的互通。

Description

户用式光伏微网的无线控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及无线控制的技术领域，具体地，涉及户用式光伏微网的无线控制系统及其方法。

背景技术

光伏微电网是目前新能源研究热点之一，也是我国当前积极倡导的光伏发电方式。作为分布式发电的一种形式，智能微电网从“系统”的角度理解分布式发电(DG)，将发电机、负载、储能装置以及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，同时满足用户对于三联供的需要，并通过配电网与主干大型电力网并联运行，最终形成一个大型电网与小型电网联合运行的系统。

无线通讯技术在生活中越来越常见，发展速度也越来越快。在渐渐兴起的物联网方面，无线通讯技术是其核心，常见的无线通讯技术有WiFi、ZigBee、蓝牙等，相关技术各有所长，通常家用最常见的为WiFi通讯，其优点为市场普及率最高、通信速率快，智能家居设备常使用ZigBee通讯，其通讯方式稳定性好、功耗低，智能家居和工业物联网方面常需要ZigBee和WiFi两种通讯方式相互转换。

发明内容

本发明的目的是提供一种户用式光伏微网的无线控制系统及其方法，该户用式光伏微网的无线控制系统及其方法克服了现有技术中的WiFi和ZigBee通讯两种通讯方式信息无法互通的问题，实现了WiFi和ZigBee通讯两种通讯方式的互通。

为了实现上述目的，本发明提供一种户用式光伏微网的无线控制系统，该无线控制系统包括：客户端、路由器、WiFi模块、ZigBee模块、转换模块和继电器；其中，所述客户端、路由器和WiFi模块两两连接，且所述客户端将路由器的登录名称和密码发送至WiFi模块，以使得所述WiFi模块连接所述路由器；所述ZigBee模块通过所述转换模块连接于所述WiFi模块，以实现数据的转化；所述继电器的一端连接于所述ZigBee模块，另一端连接于光伏微网。

优选地，所述WiFi模块包括：型号ESP8266通讯芯片，所述型号ESP8266通讯芯片中集成了TCP/IP协议栈。

优选地，所述ZigBee模块包括：型号CC2530的芯片，且多个型号CC2530的芯片之间相连接以进行数据的互通。

优选地，该无线控制系统还包括：电源模块，所述电源模块连接于所述WiFi模块和ZigBee模块，以提供工作电压。

优选地，所述ZigBee模块上设置有传感器接口，以支持传感器外接。

本发明提供一种户用式光伏微网的无线控制方法，该无线控制方法使用上述的户用式光伏微网的无线控制系统，

该无线控制方法包括：

步骤1，WiFi模块分别与路由器和客户端进行通讯；

步骤2，WiFi模块和ZigBee模块进行数据的通讯互传；

步骤3，ZigBee模块对光伏微网进行控制。

优选地，在步骤1中，

步骤11，WiFi模块在AP模式下，设定固定IP，客户端查找所述WiFi模块在附近生成的WiFi信号源，并连接WiFi模块，发送路由器登录名称和密码至WiFi模块；

步骤12，WiFi模块获取到客户端发送来的路由器名称和密码，WiFi模块自主连接该路由器，并自身打开一个服务器端口，此时，WiFi模块处于AP和STA模式共存，客户端仍和所述WiFi模块相连；

步骤13，WiFi模块，在DHCP下，路由器自动分配给WiFi模块同一网段的IP地址，WiFi模块将获取到的STA下的IP和打开的端口号发送给客户端，并关闭AP模式，客户端收到IP地址后与WiFi模块断开连接，客户端正常连接路由器，客户端会根据WiFi模块发送来的IP和端口，在同一个WiFi路由网络内找到作为普通STA节点的WiFi模块，与该WiFi模块相连接。

优选地，在步骤1中，WiFi模块和ZigBee模块进行数据的通讯互传的方法包括：

在WiFi模块要给ZigBee模块发送数据的情况下，客户端上传数据至WiFi模块，WiFi模块将数据由串口转发至ZigBee模块，所述ZigBee模块内部数据交互管理程序进入轮询事件部分，ZigBee模块在查阅到串口接收缓存区有数据的情况下，调用串口读取函数，将缓存区的数据取出，对数据进行校验，根据应用层协议进行数据处理；

在ZigBee模块要给WiFi模块发送数据的情况下，ZigBee模块进入内部数据交互管理程序，进入轮询事件，校验预发送数据是否正确，在数据正确的情况下调用串口发送函数，先发送AT指令，再发送具体的通讯数据，数据长度为AT指令中的数值。

通过上述技术方案，可以完美实现核心模块与手机正常连接，微电网设备也可以通过数据转换实现手机对它们的控制。WiFi和ZigBee单独组网，同时WiFi和ZigBee数据互通，通过客户端对所有WiFi设备、ZigBee设备进行稳定控制，从而最终实现微电网的负载无线控制。为实现WiFi模块与路由器和客户端通讯、WiFi模块与ZigBee模块通讯、ZigBee设备通讯及完成对负载和储能的控制。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是说明本发明的一种户用式光伏微网的无线控制系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种户用式光伏微网的无线控制系统，该无线控制系统包括：客户端、路由器、WiFi模块、ZigBee模块、转换模块和继电器；其中，所述客户端、路由器和WiFi模块两两连接，且所述客户端将路由器的登录名称和密码发送至WiFi模块，以使得所述WiFi模块连接所述路由器；所述ZigBee模块通过所述转换模块连接于所述WiFi模块，以实现数据的转化；所述继电器的一端连接于所述ZigBee模块，另一端连接于光伏微网。

通过上述技术方案，可以完美实现核心模块与手机正常连接，微电网设备也可以通过数据转换实现手机对它们的控制。WiFi和ZigBee单独组网，同时WiFi和ZigBee数据互通，通过客户端对所有WiFi设备、ZigBee设备进行稳定控制，从而最终实现微电网的负载无线控制。为实现WiFi模块与路由器和客户端通讯、WiFi模块与ZigBee模块通讯、ZigBee设备通讯及完成对负载和储能的控制。

在该种实施方式中，所述WiFi模块可以包括：型号ESP8266通讯芯片，所述型号ESP8266通讯芯片中集成了TCP/IP协议栈。

WiFi模块核心器件使用ESP8266通讯芯片，该芯片内部集成裁剪完成的TCP/IP协议栈，能够实现串口与WIFI之间的转换，通过ESP8266模块，传统的串口设备只是需要简单的串口配置，即可通过网络(WiFi)传输自己的数据，模块支持串口转WIFI STA、串口转AP和WIFI STA+WIFI AP的模式，从而快速构建串口-WIFI数据传输方案。

在本发明的一种具体实施方式中，所述ZigBee模块可以包括：型号CC2530的芯片，且多个型号CC2530的芯片之间相连接以进行数据的互通。硬件使用双方MCU上的串口进行数据互传，WiFi模块的MCU使用AT指令集与ZigBee模块的CC2530芯片进行数据交互，ZigBee模块内部使用完整的数据交互管理程序实现数据互通。

在本发明的一种具体实施方式中，该无线控制系统还可以包括：电源模块，所述电源模块连接于所述WiFi模块和ZigBee模块，以提供工作电压。

通过上述的实施方式，可以实现WiFi模块和ZigBee模块的供电，最终实现工作电压的供电。

在本发明的一种具体实施方式中，所述ZigBee模块上设置有传感器接口，以支持传感器外接。

通过上述的实施方式，可以实现ZigBee模块的传感器外接。

本发明提供一种户用式光伏微网的无线控制方法，该无线控制方法使用上述的户用式光伏微网的无线控制系统，

该无线控制方法可以包括：

步骤1，WiFi模块分别与路由器和客户端进行通讯；

步骤2，WiFi模块和ZigBee模块进行数据的通讯互传；

步骤3，ZigBee模块对光伏微网进行控制。

在该种实施方式中，在步骤1中，

步骤11，WiFi模块在AP模式下，设定固定IP，客户端查找所述WiFi模块在附近生成的WiFi信号源，并连接WiFi模块，发送路由器登录名称和密码至WiFi模块；

步骤12，WiFi模块获取到客户端发送来的路由器名称和密码，WiFi模块自主连接该路由器，并自身打开一个服务器端口，此时，WiFi模块处于AP和STA模式共存，客户端仍和所述WiFi模块相连；

步骤13，WiFi模块，在DHCP下，路由器自动分配给WiFi模块同一网段的IP地址，WiFi模块将获取到的STA下的IP和打开的端口号发送给客户端，并关闭AP模式，客户端收到IP地址后与WiFi模块断开连接，客户端正常连接路由器，客户端会根据WiFi模块发送来的IP和端口，在同一个WiFi路由网络内找到作为普通STA节点的WiFi模块，与该WiFi模块相连接。

在该种实施方式中，在步骤1中，WiFi模块和ZigBee模块进行数据的通讯互传的方法包括：

在WiFi模块要给ZigBee模块发送数据的情况下，客户端上传数据至WiFi模块，WiFi模块将数据由串口转发至ZigBee模块，所述ZigBee模块内部数据交互管理程序进入轮询事件部分，ZigBee模块在查阅到串口接收缓存区有数据的情况下，调用串口读取函数，将缓存区的数据取出，对数据进行校验，根据应用层协议进行数据处理；

在ZigBee模块要给WiFi模块发送数据的情况下，ZigBee模块进入内部数据交互管理程序，进入轮询事件，校验预发送数据是否正确，在数据正确的情况下调用串口发送函数，先发送AT指令，再发送具体的通讯数据，数据长度为AT指令中的数值。

ZigBee模块通讯及对微电网无线控制，ZigBee模块间进行组网，互相传递数据，ZigBee网络PHY(物理层)和MAC(介质访问层)遵循IEEE 802.15.4协议技术规范，NWK(网络层)、APS(应用程序支持子层)、APL(应用层)遵循ZigBee联盟定义的技术规范，组网设备ZigBee模块移植Z-Stack协议栈对接口函数直接调用，实现ZigBee设备间的组网、接收、发送等功能。在ZigBee网络中设备由三级结构组成协调器、路由器、终端节点，协调器在每个ZigBee局域网络中只有一个，作为网络中心，路由器作为中继单元起到连接上级协调器和下级终端节点桥梁作用，现实中因节点间跨度大多考虑布置路由器，终端节点为ZigBee网络的终端执行单元。

1)ZigBee和WiFi通讯转换模块作为协调器工作后，其余ZigBee模块检测网络发生变化，将各自终端地址点播发送给转换模块，转换模块记录所有网络节点的地址；

2)转换模块发送数据给ZigBee模块时，进入协议栈中点播接口函数，通过点播的通讯方式，根据获取的地址发送给该节点；

3)转换模块接收ZigBee模块发送数据时，协议栈中事件管理函数中，接收事件触发，进入接收函数部分，接收函数判定数据应用层信息，进行处理；

4)转换模块与ZigBee模块通讯基于Z-Stack协议栈，可以稳定进行数据互传，且具备ZigBee网络中节点自恢复、自动匹配网络等功能，在通讯较差环境下生存性非常强；

5)ZigBee模块处理事件后，根据数据控制继电器的开合，从而完成对光伏微电网的无线控制。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种户用式光伏微网的无线控制系统，其特征在于，该无线控制系统包括：客户端、路由器、WiFi模块、ZigBee模块、转换模块和继电器；其中，所述客户端、路由器和WiFi模块两两连接，且所述客户端将路由器的登录名称和密码发送至WiFi模块，以使得所述WiFi模块连接所述路由器；所述ZigBee模块通过所述转换模块连接于所述WiFi模块，以实现数据的转化；所述继电器的一端连接于所述ZigBee模块，另一端连接于光伏微网。

2.根据权利要求1所述的户用式光伏微网的无线控制系统，其特征在于，所述WiFi模块包括：型号ESP8266通讯芯片，所述型号ESP8266通讯芯片中集成了TCP/IP协议栈。

3.根据权利要求1所述的户用式光伏微网的无线控制系统，其特征在于，所述ZigBee模块包括：型号CC2530的芯片，且多个型号CC2530的芯片之间相连接以进行数据的互通。

4.根据权利要求1所述的户用式光伏微网的无线控制系统，其特征在于，该无线控制系统还包括：电源模块，所述电源模块连接于所述WiFi模块和ZigBee模块，以提供工作电压。

5.根据权利要求1所述的户用式光伏微网的无线控制系统，其特征在于，所述ZigBee模块上设置有传感器接口，以支持传感器外接。

6.一种户用式光伏微网的无线控制方法，其特征在于，该无线控制方法使用权利要求1-5任意一项所述的户用式光伏微网的无线控制系统，

该无线控制方法包括：

步骤1，WiFi模块分别与路由器和客户端进行通讯；

步骤2，WiFi模块和ZigBee模块进行数据的通讯互传；

步骤3，ZigBee模块对光伏微网进行控制。

7.根据权利要求6所述的户用式光伏微网的无线控制方法，其特征在于，在步骤1中，

步骤11，WiFi模块在AP模式下，设定固定IP，客户端查找所述WiFi模块在附近生成的WiFi信号源，并连接WiFi模块，发送路由器登录名称和密码至WiFi模块；

步骤12，WiFi模块获取到客户端发送来的路由器名称和密码，WiFi模块自主连接该路由器，并自身打开一个服务器端口，此时，WiFi模块处于AP和STA模式共存，客户端仍和所述WiFi模块相连；

步骤13，WiFi模块，在DHCP下，路由器自动分配给WiFi模块同一网段的IP地址，WiFi模块将获取到的STA下的IP和打开的端口号发送给客户端，并关闭AP模式，客户端收到IP地址后与WiFi模块断开连接，客户端正常连接路由器，客户端会根据WiFi模块发送来的IP和端口，在同一个WiFi路由网络内找到作为普通STA节点的WiFi模块，与该WiFi模块相连接。

8.根据权利要求7所述的户用式光伏微网的无线控制方法，其特征在于，在步骤1中，WiFi模块和ZigBee模块进行数据的通讯互传的方法包括：

在WiFi模块要给ZigBee模块发送数据的情况下，客户端上传数据至WiFi模块，WiFi模块将数据由串口转发至ZigBee模块，所述ZigBee模块内部数据交互管理程序进入轮询事件部分，ZigBee模块在查阅到串口接收缓存区有数据的情况下，调用串口读取函数，将缓存区的数据取出，对数据进行校验，根据应用层协议进行数据处理；

在ZigBee模块要给WiFi模块发送数据的情况下，ZigBee模块进入内部数据交互管理程序，进入轮询事件，校验预发送数据是否正确，在数据正确的情况下调用串口发送函数，先发送AT指令，再发送具体的通讯数据，数据长度为AT指令中的数值。