CN109100976A - 高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统及方法，结构简单，设计合理，能源利用充分，控制便捷，使用方便。所述的监测系统包括风光混合发电系统和远程监测系统；通过太阳能电池板与风力发电机对小区公共设施进行供电，利用各类传感器对风光混合发电系统进行数据采集，并且能够及时的通过GPRS网络传输到互联网并储存在后台服务器和云平台中，利用移动客户端对后台服务器中数据实现访问和监控，实时掌握精确的风光混合发电微网信息，避免了人力资源的浪费。不仅可以为小区提供更多的绿色能源，还能使风机起到防风林的作用，有效减少小区内“高楼风”造成的危害，改善小区风环境。

Description

高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统及方法

技术领域

本发明涉及高层小区内的能源监测，具体为高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统及方法。

背景技术

随着社会的高速发展，现在城市中高楼林立，高大建筑之间会产生峡谷效应，带来变幻莫测的“高楼风”。这些高大建筑周围的风环境状况是由靠近地面的流动风所决定的，近地风的形态结构取决于建筑物的尺寸和外形，以及建筑物之间的相对位置等。不同时间，不同空间的风速和风向是不同的。当气流由开阔的地方流入两个高大建筑之间时，空气密度被压缩，风速就会增大，空气会加速通过狭窄区域。当流出狭窄区域时，空气流速又会减缓。由于高层建筑设计多以防震为重点，没有考虑单体设计和群体布局的影响，导致行人在“峡谷”区域举步维艰，也时常出现强风刮起物体碰撞玻璃的事故。而且现代社会能源紧缺和环保问题日益严重，促使清洁能源的利用更加重要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统及方法，结构简单，设计合理，能源利用充分，控制便捷，使用方便。

本发明是通过以下技术方案来实现：

高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，包括风光混合发电系统和远程监测系统；

所述的风光混合发电系统包括控制器，以及分别连接控制器的太阳能电池板，风力发电机，卸荷器，蓄电池和逆变器；逆变器输出端连接高层小区内的交流负载；

远程监测系统包括对太阳能电池板、风力发电机和蓄电池物理量进行采集的若干传感器以及远传设备；远传设备包括依次连接的信息采集模块、信息汇集模块、GPRS模块和后台服务器，以及与后台服务器交互的移动客户端；若干传感器的输出端均连接信息采集模块的输入端。

优选的，信息采集模块包括太阳能电池板采集模块、风机数据采集模块和蓄电池数据采集模块；太阳能电池板采集模块包括对应的电压采集传感器、电流采集传感器和光照强度采集传感器；风机数据采集模块包括对应的电压采集传感器、电流采集传感器和风机转速传感器；蓄电池数据采集模块包括对应的电压采集传感器、电流采集传感器和温度传感器。

进一步，电流采集传感器采用ACS712ELCTR-20A电流检测芯片。

再进一步，温度传感器采用DS18B20温度传感器。

优选的，信息汇集模块包括单片机和GPRS模块；用于信息汇集的单片机通过无线通信与GPRS模块连接；GPRS模块通过GPRS网络连接后台服务器，后台服务器分别连接到互联网和用于接收存储数据的云平台。

进一步，单片机采用STM32F103RBT6单片机，单片机上设置有采用ADC0809芯片的A/D采集电路，A/D采集电路用于采集蓄电池电压、风力发电机和太阳能电池板的输出电压。

再进一步，GPRS模块采用的是SIM800A通讯模块。

高层小区内风光混合发电云后台远传监测方法，采用如上述任意一项所述的监测系统，包括如下步骤，

步骤1，将太阳能电池板和风力发电机所获得的能量通过控制器和整流器以电量的形式储存在蓄电池中，卸荷器用于消耗多余电量，通过逆变器给小区的交流负载供电；

步骤2，通过传感器采集太阳能电池板、风机和蓄电池的物理量数据，将电压值、电流值、对应太阳能电池板的光照强度、对应蓄电池的温度值、对应风机的转速值数据传输到所连接的远传设备上；

步骤3，远传设备接受到采集信息首先保存在存储器中，然后按照所设定的传输时间定时通过GPRS模块向后台服务器及云平台发送数据；

当信息采集模块向GPRS模块发送打包数据后，监测是否发送成功，若发送成功则进入休眠状态，等待下一次工作；若发送失败则再发送一次，直至发送成功；

步骤4，后台服务器对风光混合发电系统发送回的数据进行监测，移动客户端通过后台服务器实时在线获取风光混合发电微网运行状态；

步骤5，后台服务器根据监测的数据，调节太阳能电池板与风机的开关以及储能蓄电池的充放电，完成小区内风光混合发电系统的调控。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明所述的高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统：通过太阳能电池板与风力发电机对小区公共设施进行供电，利用各类传感器对风光混合发电系统进行数据采集，并且能够及时的通过GPRS网络传输到互联网并储存在后台服务器和云平台中，利用移动客户端对后台服务器中数据实现访问和监控，实时掌握精确的风光混合发电微网信息，避免了人力资源的浪费。不仅可以为小区提供更多的绿色能源，还能使风机起到防风林的作用，有效减少小区内“高楼风”造成的危害，改善小区风环境。

附图说明

图1本发明实例中所述小区各个地点日风速变化模拟曲线图。

图2本发明实例中所述风光混合发电系统结构图。

图3本发明实例中所述风光混合发电云后台远传监测系统结构图。

图4本发明实例中所述监测方法流程图。

图5本发明实例中所述单片机STM32F103RBT6原理图。

图6本发明实例中所述ACS712ELCTR-20A电流检测芯片采集电路。

图7本发明实例中所述DS18B20温度传感器原理图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，利用风光混合发电，提高小区内清洁能源的利用，同时对风光混合发电系统的运行进行远程监测。如图1所示，可见两个高楼之间由于存在“峡谷效应”，风速相较于其它地点会更大一些；如图2所示，风光混合发电系统包括太阳能电池板，风力发电机，控制器，卸荷器，蓄电池和逆变器；逆变器输出端连接交流负载；风光混合发电云后台远传监测系统包括如图2所示的风光混合发电系统和如图3所示的远程监测系统，其中远程监测系统包括对太阳能电池板、风力发电机和蓄电池物理量进行采集的多种传感器以及远传设备；通过内部的GPRS模块发送采集的信息，通过网络连接数据监控中心。

具体的，本发明高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，包括太阳能电池板，风力发电机，卸荷器，控制器，蓄电池，逆变器，信息采集模块，信息汇集模块，若干传感器，移动客户端，云平台和后台服务器。太阳能电池板，风力发电机，卸荷器和蓄电池分别连接控制器。信息采集模块包括利用若干传感器的太阳能电池板采集模块、风机数据采集模块和蓄电池数据采集模块，信息采集模块依次连接包括MCU和GPRS模块的信息汇集模块；进行信息汇集的MCU通过无线通信与GPRS模块连接；GPRS模块通过GPRS网络连接后台服务器，后台服务器分别连接到互联网和云平台，从而云平台接收存储数据。

其中，如图5所示，STM32F103RBT6单片机，它拥有高性能、超低功耗、低成本、集成度高、自带A/D转换器等特点。单片机上设置有采用ADC0809芯片的A/D采集电路，A/D采集电路作为信息采集模块用于采集蓄电池电压、风力发电机和太阳能电池板的输出电压。如图7所示，蓄电池数据采集模块包括DS18B20温度传感器，结构简单、体积小、功耗小、抗干扰能力强、使用方便等优点。GPRS模块采用的是SIM800A通讯模块。

本发明高层小区内风光混合发电云后台远传监测方法，如图4所示，包括如下步骤，

步骤1，将太阳能电池板和风力发电机所获得的能量通过控制器和整流器以电量的形式储存在蓄电池中，卸荷器保证安全，通过逆变器给小区的交流负载供电。

步骤2，通过各类传感器采集太阳能电池板、风机和蓄电池的物理量数据，将电压值、电流值、对应太阳能电池板的光照强度、对应蓄电池的温度值、对应风机的转速值数据传输到所连接的远传设备上；远传设备包括信息采集模块和GPRS模块，GPRS模块通过GPRS网络连接到互联网。其中，如图6所示，电流值采用ACS712ELCTR-20A电流检测芯片。

步骤3，远传设备接受到采集信息首先保存在存储器中，然后按照所设定的传输时间定时通过GPRS模块向后台服务器及云平台发送数据。当信息采集模块向GPRS模块发送打包数据后，监测是否发送成功，若发送成功则进入休眠状态，等待下一次工作；若发送失败则再发送一次，直至发送成功。

步骤4，后台服务器对风光混合发电系统发送回的数据进行监测，技术人员及小区物业管理人员可以通过后台服务器实时在线掌握风光混合发电微网运行状态。

步骤5，后台服务器根据监测的数据，调节太阳能电池板与风机的开关以及储能蓄电池的充放电，完成小区内风光混合发电系统的调控。

本发明利用“高楼风”，使其变废为宝，在小区内风资源较为丰富的两楼之间和楼顶架设风机，并在高楼顶部铺设太阳能电池板，以实现风光互补发电为小区内的公共设施供电。同时用嵌入式技术对风光混合发电系统进行远程监测，减少人力资源的浪费。

Claims (8)

1.高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，其特征在于，包括风光混合发电系统和远程监测系统；

所述的风光混合发电系统包括控制器，以及分别连接控制器的太阳能电池板，风力发电机，卸荷器，蓄电池和逆变器；逆变器输出端连接高层小区内的交流负载；

远程监测系统包括对太阳能电池板、风力发电机和蓄电池物理量进行采集的若干传感器以及远传设备；远传设备包括依次连接的信息采集模块、信息汇集模块、GPRS模块和后台服务器，以及与后台服务器交互的移动客户端；若干传感器的输出端均连接信息采集模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，其特征在于，信息采集模块包括太阳能电池板采集模块、风机数据采集模块和蓄电池数据采集模块；太阳能电池板采集模块包括对应的电压采集传感器、电流采集传感器和光照强度采集传感器；风机数据采集模块包括对应的电压采集传感器、电流采集传感器和风机转速传感器；蓄电池数据采集模块包括对应的电压采集传感器、电流采集传感器和温度传感器。

3.根据权利要求2所述的高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，其特征在于，电流采集传感器采用ACS712ELCTR-20A电流检测芯片。

4.根据权利要求2所述的高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，其特征在于，温度传感器采用DS18B20温度传感器。

5.根据权利要求1所述的高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，其特征在于，信息汇集模块包括单片机和GPRS模块；用于信息汇集的单片机通过无线通信与GPRS模块连接；GPRS模块通过GPRS网络连接后台服务器，后台服务器分别连接到互联网和用于接收存储数据的云平台。

6.根据权利要求5所述的高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，其特征在于，单片机采用STM32F103RBT6单片机，单片机上设置有采用ADC0809芯片的A/D采集电路，A/D采集电路用于采集蓄电池电压、风力发电机和太阳能电池板的输出电压。

7.根据权利要求5所述的高层小区内风光混合发电云后台远传监测系统，其特征在于，GPRS模块采用的是SIM800A通讯模块。

8.高层小区内风光混合发电云后台远传监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的监测系统，包括如下步骤，

步骤1，将太阳能电池板和风力发电机所获得的能量通过控制器和整流器以电量的形式储存在蓄电池中，卸荷器用于消耗多余电量，通过逆变器给小区的交流负载供电；

步骤2，通过传感器采集太阳能电池板、风机和蓄电池的物理量数据，将电压值、电流值、对应太阳能电池板的光照强度、对应蓄电池的温度值、对应风机的转速值数据传输到所连接的远传设备上；

步骤3，远传设备接受到采集信息首先保存在存储器中，然后按照所设定的传输时间定时通过GPRS模块向后台服务器及云平台发送数据；

当信息采集模块向GPRS模块发送打包数据后，监测是否发送成功，若发送成功则进入休眠状态，等待下一次工作；若发送失败则再发送一次，直至发送成功；

步骤4，后台服务器对风光混合发电系统发送回的数据进行监测，移动客户端通过后台服务器实时在线获取风光混合发电微网运行状态；

步骤5，后台服务器根据监测的数据，调节太阳能电池板与风机的开关以及储能蓄电池的充放电，完成小区内风光混合发电系统的调控。