基于无线传感网络的光伏阵列监测管理系统研发

【摘要】：随着全球能源危机问题的日益突出,世界各国正积极开发以光伏太阳能为主的新能源,光伏发电技术得以快速发展和广泛应用。与此同时,大量建设光伏电站所面临的管理问题也日益突出。现有基于人工巡检以及通讯总线远程监测模式,已难以适应光伏阵列监测管理需求。本文基于无线传感器网络、远程监测技术,提出了一种光伏阵列无线监测管理解决方案,具体工作如下:基于光伏阵列监测系统数据采集侧的低功耗需求,提出了一种改进的无线传感网络LEACH路由算法。该算法通过让网络节点三级分簇(普通节点-候选簇头-超级簇头)、二次聚簇,簇头节点轮流当选,减少了与汇聚节点直接通信的节点数;算法通过在第二轮及之后的簇头选举机制中,引入了节点距离标准:距上一轮簇头节点更近的普通节点,在下一轮将有更大概率当选为簇头节点。改进后的LEACH路由算法,更加有效地保证了网络的负载均衡。在此基础上,根据智能电网的建设管理需求,提出了一个光伏阵列无线监测管理系统解决方案。该方案以MSP430G2553单片机、NRF24L01无线模块、电压电流采集电路,以及DS18B20温度传感器为核心,完成传感器节点的硬件结构的设计;以MSP430G2553单片机、GPRS无线模块SIM900A、NRF24L01无线模块为核心,完成汇聚节点的硬件设计;并以Visual Studio 2010为软件开发平台,C/C#为编程语言,结合SQL Server2008数据库技术,完成系统监测管理上位机设计;实验结果表明,下位机数据采集传输实时性高,上位机监测管理系统工作稳定可靠,操作界面友好、操作便捷,达到预期监测设计要求。 【关键词】：太阳能 光伏阵列 无线传感器网络 无线路由算法
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 课题研究背景9-17
• 1.1.1 光伏阵列发电的发展现状9-12
• 1.1.2 无线传感器网络12-14
• 1.1.3 远程监测技术14-17
• 1.2 课题研究现状17-19
• 1.3 课题研究意义19-20
• 1.4 研究内容20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第二章 一种改进的无线传感网络LEACH路由算法22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 无线传感网络LEACH算法22-25
• 2.3 无线传感网络LEACH改进算法25-27
• 2.4 仿真验证27-30
• 2.4.1 仿真环境和给定参数设置27-28
• 2.4.2 节点存活数比较28-29
• 2.4.3 网络剩余能量比较29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 光伏阵列无线监测系统设计31-59
• 3.1 引言31
• 3.2 系统整体架构31-32
• 3.3 传感器节点32-45
• 3.3.1 单片机33-35
• 3.3.2 电压电流采集电路35-37
• 3.3.3 温度传感器37-40
• 3.3.4 短距离无线通信模块40-44
• 3.3.5 基于改进LEACH算法的传感器节点软件设计44-45
• 3.4 汇聚节点45-48
• 3.4.1 GPRS通信模块46-47
• 3.4.2 基于改进LEACH算法的汇聚节点软件设计47-48
• 3.5 上位机管理系统48-58
• 3.5.1 用户登录管理模块49
• 3.5.2 网络通信模块49-54
• 3.5.3 数据管理模块54-57
• 3.5.4 系统设置模块57-58
• 3.6 本章小结58-59
• 第四章 实验调试与系统运行结果59-64
• 4.1 实验调试与上位机系统运行59-62
• 4.2 基于两种算法的系统实验对比62-63
• 4.3 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间的主要学术成果71

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