基于物联网分布式楼宇光伏电站监控系统设计

【摘要】：太阳能光伏发电系统是利用太阳能发电的重要方式，目前，楼宇光伏电站是太阳能光伏发电系统应用的发展趋势，而且应用规模和区域也不断扩大，而固定式光伏发电系统不能保证太阳光垂直照射，使得太阳能发电效率不高；分布式光伏电站的监测主要是布线复杂、费用高的有线方式，即使是无线方式也存在成本高，功耗大的缺点。针对以上情况，本文基于物联网技术设计了一种低成本、高效率的分布式楼宇光伏电站自动群跟踪与监控管理系统，实现了对楼宇光伏电站的群控与数字化监管。 本文应用于齐齐哈尔大学和中山大学太阳能研究所联合建设的齐齐哈尔大学三个校区分布式楼宇光伏电站。首先，阐述了楼宇光伏电站及国内外光伏电站监测和监控管理技术发展现状，以及把物联网技术应用于楼宇光伏电站中的意义；其次，根据实际应用需求以物联网技术和自动跟踪的原理与方式为基础，构建了基于物联网三个层次架构的楼宇光伏电站监控管理系统的总体方案；再次，为了改进国内外对光伏电站监控管理方式的不足，系统在物联网的感知层、传输层和应用层的三个体系架构基础上，设计了楼宇光伏电站自动群跟踪控制和管理系统。 1、在感知层中以ZigBee无线网络为基础，采用ZigBee芯片JN5139和驱动控制芯片TB6560HQ等为核心芯片，设计了楼宇光伏电站运行参数信息采集传输监测及自动群跟踪控制系统。完成了ZigBee网络的布点组网、采集、传输等，并设计了光跟踪变送器和终端采集控制节点及自动群跟踪采集和控制程序。 2、在系统的传输层和应用层中设计了通过ZigBee无线传感网的区域监控管理模块和通过Internet与采用C/S模式的远程访问模块，分别实现光伏电站监控和运行参数信息的实时显示监测，支持光伏电站运行参数信息的数据存取、访问与应用。 最后，构建系统调试和实验平台，对系统功能进行测试。结果表明该系统在感知层中的ZigBee网络中能进行实时的数据采集传输，自动群跟踪控制，可使发电效率提高30%以上；在传输层和应用层中能进行监控管理及通过Internet技术实现信息的访问与应用。系统设计达到了预期的要求，具有实际的应用价值。 【关键词】：物联网 楼宇光伏电站 光跟踪变送器 自动群跟踪 监控管理
【学位授予单位】：齐齐哈尔大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 楼宇光伏电站的发展现状和前景11-14
• 1.1.1 光伏电站的发展现状11-12
• 1.1.2 楼宇光伏电站发展和前景12-14
• 1.2 国内外光伏电站监测和监控技术发展状况14-18
• 1.2.1 光伏电站监测监控技术发展现状和前景14-16
• 1.2.2 太阳光自动跟踪监控技术研究现状16-18
• 1.3 物联网技术发展及其应用于楼宇光伏电站监测监控的意义18-19
• 1.4 课题研究的目的、内容和意义19-21
• 2 物联网技术与自动跟踪监控理论21-28
• 2.1 物联网技术及其体系架构21-26
• 2.1.1 物联网体系构架21-23
• 2.1.2 ZigBee 技术及协议架构23-24
• 2.1.3 ZigBee 的网络拓扑结构24-25
• 2.1.4 ZigBee 技术与其它无线通信技术特性比较25-26
• 2.2 太阳光自动跟踪原理26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 基于物联网技术的系统总体方案设计28-41
• 3.1 基于物联网技术的监控管理系统方案设计28-38
• 3.1.1 ZigBee 组网与数据传输方案设计30-34
• 3.1.2 光伏电站监测管理方案及结构34-38
• 3.2 太阳光自动群跟踪控制方案设计38-40
• 3.2.1 自动跟踪方案选择与设计38
• 3.2.2 自动跟踪控制方法描述38-39
• 3.2.3 自动跟踪控制程序算法描述39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 4 光跟踪变送器软硬件设计41-59
• 4.1 光跟踪变送器设计方案41-43
• 4.2 光跟踪变送器硬件设计43-50
• 4.2.1 ZigBee 芯片选型与电路设计44-45
• 4.2.2 步进电机驱动芯片选型与电路设计45-48
• 4.2.3 其它电路芯片选型与电路设计48-50
• 4.3 光跟踪变送器软件设计及关键功能实现方法50-58
• 4.3.1 光跟踪变送器软件流程设计50-52
• 4.3.2 自动群跟踪程序实现52-53
• 4.3.3 光信号强度采集及步进电机驱动程序的实现53-58
• 4.4 本章小结58-59
• 5 分布式楼宇光伏电站监测管理软件设计59-76
• 5.1 监测管理软件的设计与实现60-70
• 5.1.1 串口通信模块设计60-62
• 5.1.2 监控管理模块的设计62-66
• 5.1.3 远程客户端模块的设计66-70
• 5.2 系统数据库的数据存取设计与实现70-75
• 5.3 本章小结75-76
• 6 系统实验测试76-83
• 6.1 光跟踪变送器测试76-79
• 6.2 ZigBee 组网及数据测试79-80
• 6.3 软件测试80-82
• 6.4 本章小结82-83
• 结论83-84
• 参考文献84-87
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况87-88
• 致谢88-89

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

C/S与B/S混合软件体系的构建    刘玲;

基于TB6560的步进电机驱动电路设计    王党利;宁生科;马宝吉;

光伏并网逆变器监控系统设计    杨海柱;金新民;

太阳能高度角自动跟踪精度的模型仿真    梁勇;梁维铭;

在C++Builder中实现I/O端口的读写操作    李桂岩;魏宾;贾瑞凤;

基于TA8435H驱动的步进电机的单片机控制    王玮;陈毕双;杨捷顺;

子午坐标双轴完全跟踪系统    张迎胜

我国已成为全球主要太阳能电池生产国    

太阳电池发展现状与我国阳光发电规划    魏光普

Zigbee技术在无线传感器网络中的应用    秦霆镐;豆晓强;黄文彬;梁维斌;

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

物联网技术在公共图书馆管理中的应用研究    宋莉莉

太阳能电池板自动追踪系统的研究    毛桂生

多功能智能化高性能正弦波逆变电源的研究    金成日

光伏电站的远程数据通信及网络监控管理    陈超

并网光伏电站分布式数据采集监测系统的研究    刘莉敏

独立光伏发电系统数据采集装置的研制    丁世明

大范围太阳光线跟踪传感器及跟踪方法的研究    夏小燕

太阳自动追踪系统的研究    赵丽伟

基于多媒体数据库的网络教学系统设计与实现    刘猛

基于ZigBee技术的无线环境监测网络的开发    董亚超

国内外光伏发电站环境影响评价方法简析    朱林;吴菲;李健;

光伏并网逆变器人机界面设计    余峰;张志华;张鹏;梁星星;

一种高精度全天候太阳跟踪仪的设计    黄剑波;朴仁官;郭帮辉;王克军;

基于FPGA的无线传感器网络节点设计    佟吉钢;张振新;陈增强;孙青林;

基于FPGA的WSNs低功耗节点设计与实现    李长庚;卢浩昌;潘雪伦;刘威鹏;

福建省新能源发展的利弊分析与对策    刘雪峰;梁雪;

基于无线传感器网络的输液监控系统设计    皮家甜;张宇生;李萌萌;

ZigBee在室内环境监测系统中的应用研究    滕志军;屈银龙;赵雷;王中宝;李国强;

基于重复PI控制的光伏并网逆变器的研究    马兆彪;惠晶;潘建;

中国物联网产业发展现状研究    李玲选;

基于ARM7与CC2530的光伏汇流箱的设计    马立军;张云贵;王金锋;潘秋娟;郭艳鹏;

基于无线网的ICU诊疗一体化系统    袁衡新;孙传景;刘为;谭智丰;李杨;罗宁;

基于ZigBee技术的井下人员定位系统的设计    于洋;张东伟;崔建军;

矿灯无线监测监控系统研究    李敬兆;刘倩;

基于物联网的互动化营业厅应用研究    张晨光;

光伏并网监控系统    李练兵;刘哲;孙鹤旭;

高性能嵌入式系统技术及应用的若干问题研究    佟吉钢

基于LCL滤波器的单相并联有源滤波器控制技术研究    唐诗颖

微网系统的运行优化与能量管理研究    张颖媛

电力市场和节能调度环境下电力系统调度与安全问题的研究    易仕敏

光伏发电高效利用的关键技术研究    肖华锋

单原边绕组隔离型多输入变换器的研究    王勤

面向温室补光的太阳自动跟踪系统研究    张起勋

太阳能交流模块逆变器及其控制技术的研究    谭光慧

物联网控制系统中信息传输关键技术研究    王岩

物联网产业成长研究    董新平

无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用    许俊杰

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

集中式边坡应力无线远程监控系统    顾清山

光伏并网发电系统的MPPT及孤岛检测新方法的研究    于希洋

多媒体传感器网络洞路由优化算法研究    郭双乐

基于无线传感器网络的应变数据采集系统的研究与设计    于新峰

风电场温度湿度无线数据采集系统    郭雪锋

太阳能电池板自动追踪系统的研究    毛桂生

基于嵌入式系统的井下人员跟踪定位系统的研究与设计    薛艳江

硅醇还原反应的量子化学计算研究    伍林

我国太阳能光伏发电产业趋势探讨    赵玉文;

浅论环境监测数据传输网络的建设    张保森;

基于单片机的太阳能电池自动跟踪系统的设计    薛建国

新一代数字地球平台与“数字中国”技术体系架构探讨    苗放;叶成名;刘瑞;孔祥生;李康荣;徐松浦;张远红;

“数字地球”周年综述    杨崇俊

网格及其对地理信息服务的影响    杨崇俊

太阳能任意方位跟踪系统设计    梁勇;梁维铭;

UPS逆变器数字化控制技术    高军,黎辉,杨旭,王兆安

户用逆变电源系统的研究与设计    郑诗程;苏建徽;余世杰;沈玉樑;

具有恒压跟踪功能的新型太阳能充电器的研究与设计    刘翔;郑诗程;苏建徽;余世杰;沈玉樑;

产业链基本理论研究    刘贵富

供应链管理中RFID应用价值评估与采纳扩散研究    廖燕

信号采集系统的设计与实现    程志明

多路信号数据采集系统    金超

光伏并网控制方法和系统的研究    汪进进

独立运行风/光互补电站控制监测系统的研究    定世攀

碟式太阳能热发电跟踪机构电路优化设计和实现    郑飞

独立光伏发电的自动跟踪系统    刘莫尘

基于RFID的计量管理系统研究    朱仕国

自适应复精度太阳跟踪平台    孙茵茵

基于RFID技术的库存管理系统研究    王小敏

太阳能利用的跟踪与聚集系统研究    张宝星

西藏阿里地区并网10MWp光伏电站可行性研究报告通过审查    本刊编辑部;

国网电科院研制光伏电站功率预测系统投入实验运行    

世界最大硅基薄膜光伏电站将在内蒙古动工    

云南石林20MW光伏电站成功并网发电    

光伏电站华而不实?    赵贺春;周民康;

云南德援光伏电站的防雷接地技术    张跃;马勇刚;李自应;

国内将兴建首座普及型光伏电站    曾星;

光伏发电与电网接入技术    曹仁贤;赵为;陈威;

全国最大屋顶光伏电站成功并网发电    

中国节能环保集团建最大硅基薄膜光伏电站    

基于机理模型的并网光伏电站实时效率分析    陈祥;

乌兰并网光伏电站设计体会    杨建;杨宇东;胡会永;史红丽;

浅议阀控式铅酸蓄电池在光伏电站和电信环境使用中的区别    安强新;朱纪凌;

光伏电站的数据采集系统    赵炜;孙晓;

高海拔地区电气绝缘情况分析及光伏电站交流配电系统的设计研制    陈东兵;

中德财政合作青海太阳能项目光伏电站设计与运行    刘宏;李田珍;岳兴华;

光伏电站储能系统配置研究    孙庆;何一;

光伏工程电池阵列 间距计算探讨    闫廷满;

光伏工程电池阵列间距计算探讨    闫廷满;

第十届中国太阳能光伏会议“中国太阳能光伏尚德荣誉奖” 获奖者 王长贵    

国内最大并网光伏电站开工建设    邹峥

若羌:首座光伏电站开建    通讯员 张忠敏 关文凯

徐州协鑫20兆瓦光伏电站投运    实习记者 宋飞

我地区对太阳光伏电站管理人员进行培训    

航天机电 拟建500MW光伏电站    本报记者 王锦

我市首家光伏电站正式建成投用    记者 邓超　通讯员 朱伟峰

青海公司服务光伏电站并网    记者 马长文

天威薄膜产品应用德国最大光伏电站    本报记者 张慧英　通讯员 杨洋 杨静 王岩

探索设计光伏电站气象服务系统    记者 王晨

屋顶光伏电站或将渐成主流    本报记者 李永强

电网接纳光伏电站并网运行的适应性及对策研究    李乃永

并网型光伏电站发电功率预测方法与系统    王飞

计及相关性的含风电场和光伏电站电力系统可靠性评估    秦志龙

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

中国光伏产业发展战略研究    李晓刚

光伏系统在内蒙古地区标识绿色建筑节能贡献    明杰

适于楼宇环境的全方位移动技术研究    王一治

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

海洋环境下船用太阳能光伏系统特性研究    孙玉伟

基于数据驱动的控制与故障检测及其应用    陈建民

基于物联网分布式楼宇光伏电站监控系统设计    柳希广

内蒙古巴彦淖尔20MWp光伏电站投资可行性研究    贾雄

并网光伏电站模型及其运行特性研究    许晓艳

光伏电站检测系统的研究    方白

并网光伏电站的电能质量评估及运行特性分析    叶金根

大规模光伏电站建模及外特性研究    王旭阳

内蒙古某10MW光伏电站可行性方案论证    王慧玲

大型光伏电站接入对内蒙电网影响的研究    李伟

光伏电站有功功率控制策略研究    李烨

大型光伏电站接入电网的技术和特性研究    张琪祁