基于Zigbee的太阳能电站监控系统设计

基于Zigbee的太阳能电站监控系统设计

发表时间：2018-05-31T16:14:09.110Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：李健1，2 杨淑连1 [导读] 摘要：根据太阳能电站监控系统的预实现功能设计了一套基于Zigbee无线传感网络的监控系统，它包括数据采集部分、无限数据传输网络部分、数据处理部分三个部分。

（1山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博 255049； 2淄博工业学校山东淄博 255400）

摘要：根据太阳能电站监控系统的预实现功能设计了一套基于Zigbee无线传感网络的监控系统，它包括数据采集部分、无限数据传输网络部分、数据处理部分三个部分。根据Zigbee无线传感网络的特点，将整个网络的硬件部分划分为信息采集终端节点、路由节点、协调器节点、上位机节点四部分。软件方面：设计了整个传感网络的软件执行流程；并基于Z-Stack协议栈，设计系统的通讯协议；上位机软件，选用了NI公司的LABVIEW测控软件，进行了信息的处理设计。

关键词：数据采集；无线；节点；协议；流程

Design of solar power station monitoring system based on Zigbee Li Jian[1，2]，Yang Shulian[1]

1School of Electric and Electronic Engineering，Shandong University of Technology，Zibo 255049，China 2 Zibo Industrial school，Shandong，Zibo 255400 Abstract：According to the monitoring system of solar power station to realize the function of pre designed a monitoring system based on Zigbee wireless sensor network，which includes the data acquisition part，unlimited data transfer network part，data processing part three.According to the characteristics of Zigbee wireless sensor network，the hardware part of the whole network is divided into four parts：information acquisition terminal node，routing node，coordinator node and host computer node.Software design：the whole sensor network software implementation process；and based on the Z-Stack protocol stack，the design of the communication protocol of the system；PC software，the LABVIEW software of NI company，the design of information processing. Key Words：data acquisition wireless node protocol flow 1引言

近年来国家把绿色、安全的太阳能资源的开发列入国家层面的发展战略当中。太阳能发电得到了社会广泛的关注和发展。但是受制于太阳能采集的弊端（面积决定能源量采集量），一般都建立在远离人烟的偏远地区，所以一套完整的无人值守监视系统具有十分重要的实际应用价值。相较于基于传统的有线网络的监控系统布设复杂、花费巨大、维修困难，本文设计的基于Zigbee的无线传感网络的监控系统，组建简单、信号稳定、功耗少、花费少、维修方便，自组织、容量大。

2 Zigbee无线网络

2.1 太阳能电站需要布设的光伏板数量多，因此占地面积十分巨大。在网络的布置方面，相较于传统的布线式、蓝牙网络、WI-FI、GPRS网络来说，Zigbee无线传感网网络是一种信号稳定、功耗少、花费少、维修方便的无线通信技术。

2.2 Zigbee字面意思译为“紫蜂”，它与蓝牙通讯技术类似，是一种短距离的无线通讯技术，其主要的应用领域就是无线传感网络的组建。相较于其他的网络模式，Zigbee无线网络的突出特点：1、低功耗（芯片采用5号干电池供电，2节电池一般可以满足2年左右）。2、低成本（Zigbee是免通讯协议费的，每块芯片平均下来在10块钱左右）。3、容量大（一个主节点可以管理254个子节点，主节点同时可以被上一层节点管理，最多可以组成65000个节点的大网）。4、自组织（Zigbee组装简单，使用方便，复杂程度低，用户完全可以按照自己的需求组建相应的传感网络）。

3 Zigbee无线监控系统的硬件结构

根据太阳能电站监控系统的预实现功能设计了一套基于Zigbee无线传感网络的监控系统，它包括数据采集部分、无线数据传输网络部分、数据处理部分三个部分。根据Zigbee无线传感网络的特点，将整个网络的硬件部分划分为信息采集终端节点、路由节点、协调器节点、上位机节点四部分。

图1太阳能电站监控系统的总体设计方案

Fig.1 Overall design scheme of solar power station monitoring system 3.1 终端节点

终端节点节点设计主要以CC2540芯片和各类传感器为核心。其中CC2540是一个超低功耗的无线收发微处理芯片，它内部包含一个性能优良的无线射频设备及一个符合工业标准的8051单片机。在传感器选型方面，根据其监测量对所需要的传感器进行了选型：太阳的光照度（辐照传感器HA-GST-520），光伏板把太阳能转化为电能的电压（霍尔电压传感器VSM025A）、电流（霍尔电流传感器CSM040GT）、光伏板温度（温度传感器DS18B20）。而地理环境的问题直接决定了设备的使用情况，因此当地环境的参数：环境温度（温度传感器DS18B20）、湿度（湿度传感器DHT11）。