秦英煒 王剛

摘 ? 要：這些年來，在社會經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展的背景下，國家也更加重視環(huán)保問題。因此，新能源產(chǎn)業(yè)也在大力的發(fā)展過程中。其中，光伏發(fā)電就是一種新型的、綠色環(huán)保的新能源產(chǎn)業(yè)。這種發(fā)電技術(shù)不僅綠色環(huán)保，而且還可以減少非可再生能源的消耗。但是由于地區(qū)的限制，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)無法對這一系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，人們便將ZigBee技術(shù)融入到監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，以此來規(guī)避地區(qū)的限制。在本文中，就針對這部分的內(nèi)容進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù) ?光伏發(fā)電 ?監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TM615 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）10（b）-0014-02

能源是推動社會發(fā)展的一種驅(qū)動性力量。在發(fā)電行業(yè)，火力發(fā)電已經(jīng)開始呈現(xiàn)出弊端了，為了能夠更好地體現(xiàn)出當(dāng)前的環(huán)保理念，光伏發(fā)電開始在世界各國得到了很大的發(fā)展。這是一種可持續(xù)強(qiáng)而且綠色環(huán)保的能源，可以很好地滿足各方面的需求。但是，由于光伏發(fā)電站一般都建立在偏遠(yuǎn)地帶，所以相關(guān)的監(jiān)控和維護(hù)工作也就比較困難。因此，為了彌補(bǔ)這一缺陷，便在監(jiān)控系統(tǒng)中引入了ZigBee技術(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 ?關(guān)于ZigBee的相關(guān)內(nèi)容

1.1 概述

所謂的“ZigBee”，其實(shí)就是一種基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。在國際標(biāo)準(zhǔn)上，其具體是指一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)?！癦igBee”這一名稱，主要來源于蜜蜂的八字舞。在具體應(yīng)用的過程中，這種無線通信技術(shù)的特點(diǎn)就是距離短、復(fù)雜度低以及功耗低、成本低等，在自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用比較廣泛，可以在各種設(shè)備中嵌入使用。簡單來說，這一技術(shù)，其實(shí)是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，與CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)比較相似。另外，這一技術(shù)的通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米，甚至是幾公里都有可能，并且還可以支持無限擴(kuò)展。

1.2 主要的優(yōu)點(diǎn)

1.2.1 成本低

這種無線通信技術(shù)在具體應(yīng)用的過程中，可以大幅度地簡化協(xié)議，使其不到藍(lán)牙的1/10，大大降低了對相關(guān)通信控制器的要求，從而減少了對成本的消耗。另外，ZigBee技術(shù)還是免協(xié)議專利費(fèi)的。

1.2.2 功耗低

根據(jù)相關(guān)的研究可以了解到，在低耗電待機(jī)模式之下，僅僅只依靠兩節(jié)5號干電池，就可以維持一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)工作6～24個(gè)月的時(shí)間，甚至還有可能更長。而在同樣的模式之下，藍(lán)牙只能夠工作數(shù)周，而WiFi也只能工作數(shù)個(gè)小時(shí)。由此可知，ZigBee的功耗是比較低的，這也是ZigBee的突出優(yōu)勢。

1.2.3 短時(shí)延

從實(shí)質(zhì)上來說，ZigBee的響應(yīng)速度是極快的。在通常情況下，從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入到工作狀態(tài)，ZigBee僅僅只需要15ms的時(shí)間。而節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，也僅僅只需要30ms的時(shí)間。而在同樣的情況下，藍(lán)牙需要3～10s，而WiFi 則需要3 s，從這點(diǎn)來看，ZigBee可以進(jìn)一步地節(jié)省電能。

2 ?關(guān)于光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容

2.1 功能

從實(shí)際情況來看，光伏發(fā)電系統(tǒng)通常會分為五個(gè)部分，分別是太陽電池板陣列、逆變器、跟蹤裝置以及蓄能裝置和監(jiān)控裝置。只有這五個(gè)部分合作配合，才能夠完成相應(yīng)的發(fā)電和蓄能的過程。其中，監(jiān)控系統(tǒng)的存在，主要具有著以下幾個(gè)方面的作用：其一，對相關(guān)的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在這一環(huán)節(jié)中，主要是借助于各種傳感器來進(jìn)行的，而這些數(shù)據(jù)，通常包括著發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間參數(shù)、電流電壓參數(shù)等等。其二，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在這一環(huán)節(jié)，通常需要用到A/D的轉(zhuǎn)換功能來完成數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，只有轉(zhuǎn)換之后，才能夠進(jìn)行之后的操作。其三，合理地借助ZigBee技術(shù)來將系統(tǒng)中的各個(gè)監(jiān)控終端連接起來，然后再借助GPRS技術(shù)來與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行通信，以此來構(gòu)建核心通信層。其四，合理地利用下層數(shù)據(jù)，充分地分析發(fā)電設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。一旦發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)異?；蛘呤枪收?，那么相關(guān)的中央控制中心則應(yīng)該及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

在本文中，主要針對三層太陽能發(fā)電無線檢測及控制系統(tǒng)來進(jìn)行分析。在這一系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為三層，其中，底層為數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行層，第二層為數(shù)據(jù)傳輸層，即通信層，而第三層則為上位機(jī)應(yīng)用層。其中，在底層中，設(shè)有環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器、設(shè)備運(yùn)行傳感器等。在具體工作的過程中，這些傳感器可以將檢測到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)融合服務(wù)器當(dāng)中，然后再通過A/D模式來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的轉(zhuǎn)換處理，以便數(shù)據(jù)之后的傳輸可以更加順利。另外，在這一層中，還有數(shù)據(jù)執(zhí)行層，在數(shù)據(jù)執(zhí)行層中，可以通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)來傳輸傳感器所采集到的數(shù)據(jù)，并且結(jié)合相關(guān)的MPPT控制測量來實(shí)現(xiàn)太陽陣列的方位。其中，第二層的功能，在底層中就有所體現(xiàn)了。這一層主要是借助ZigBee網(wǎng)絡(luò)來將數(shù)據(jù)上傳到第一層當(dāng)中。在第三層中，主要的功能就是監(jiān)控太陽能陣列運(yùn)行情況，并且根據(jù)具體的運(yùn)行數(shù)據(jù)來遠(yuǎn)程控制各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 針對通信層的研究

在光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)中，通信網(wǎng)層位于第二層，這一層結(jié)構(gòu)的主要功能就是借助ZigBee網(wǎng)絡(luò)來將前端的傳感器數(shù)據(jù)融合模塊與現(xiàn)場的監(jiān)控中心進(jìn)行連接，然后再通過GPRS來將現(xiàn)場監(jiān)控中心與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接。一般來說，在這一監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，通常都可以根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)置多個(gè)前端模塊或者是多個(gè)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)所收集到的數(shù)據(jù)，需要提前進(jìn)行處理，將冗余數(shù)據(jù)去掉之后再將其傳輸?shù)酵ㄐ艑赢?dāng)中。

在底層的通信網(wǎng)中，主要是通過ZigBee技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的通信功能的。一般來說，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，通常是由多個(gè)部分共同組成的，通常是一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、若干個(gè)盲點(diǎn)以及靜態(tài)節(jié)點(diǎn)這三部分。另外，在底層數(shù)據(jù)采集層中，通常還會設(shè)置數(shù)據(jù)接收終端，并且使其與現(xiàn)場控制中心進(jìn)行連接。而在實(shí)際情況下，現(xiàn)場控制中心的構(gòu)建，通常還可以利用PC機(jī)或者是服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)。這一部分的主要作用，其實(shí)就是接收告警裝置中的信息。這樣一來，若是某些設(shè)備在光伏發(fā)電的過程中出現(xiàn)了異?；蛘呤枪收?，那么這一系統(tǒng)就可以及時(shí)將信息反饋給現(xiàn)場的管理人員或者是監(jiān)控人員，同時(shí)將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制中心，由遠(yuǎn)程控制中心下達(dá)具體的執(zhí)行命令，以此來實(shí)現(xiàn)對發(fā)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程控制。在實(shí)際情況中，現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制中心之間的通信，其實(shí)是通過GPRS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。這一技術(shù)在具體應(yīng)用的過程中可以使用分組交換以及分組傳輸?shù)母拍?。因此，在?shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，無線信道也就不會被固定占用，可以確保無線信道的合理和充分使用，以此來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

3 ?結(jié)語

總而言之，所謂的ZigBee技術(shù)，其實(shí)是一種新型的無線數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)。而且，這一技術(shù)也是一種短距離無線通信技術(shù)，其在實(shí)際情況中的應(yīng)用核心就是構(gòu)建相應(yīng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。在光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中，若是可以將ZigBee技術(shù)與GPRS技術(shù)有效結(jié)合起來，那么就可以實(shí)現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控，這種系統(tǒng)不僅可以對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行在線采集，而且還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控，具有著很多的優(yōu)點(diǎn)，例如數(shù)據(jù)傳輸速度比較快、維護(hù)起來十分方便等等。

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