無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在測風(fēng)塔氣象要素實時監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，氣候變化、環(huán)境污染以及世界能源危機(jī)日益加劇，可再生能源的利用和發(fā)展已經(jīng)受到世界各國政府的高度重視，其中風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展尤其突出。隨機(jī)性很強(qiáng)是風(fēng)的一個顯著特性，這個特性使風(fēng)力發(fā)電具有波動性、間歇性和隨機(jī)性的特點，導(dǎo)致風(fēng)電場發(fā)電功率波動，對地區(qū)電網(wǎng)整體運(yùn)行產(chǎn)生了不良影響，進(jìn)而影響到了整個地區(qū)總網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。為了改善和解決風(fēng)力發(fā)電存在的這些問題，風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)電場有關(guān)氣象數(shù)據(jù)，利用物理模擬計算和科學(xué)統(tǒng)計方法，預(yù)測出

2、風(fēng)電場的功率，提高了風(fēng)電場與電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的能力，從而實現(xiàn)風(fēng)電高效利用和安全入網(wǎng)。目前風(fēng)電場氣象數(shù)據(jù)采用各個測風(fēng)塔獨立采集然后通過GPRS上傳的方式，但由于風(fēng)電場地處偏遠(yuǎn)且面積很大導(dǎo)致GPRS信號無法全部覆蓋，使得部分測風(fēng)塔數(shù)據(jù)無法及時上傳，很大程度上降低了風(fēng)功率預(yù)測預(yù)報的準(zhǔn)確性。為了解決上述問題本文設(shè)計了一個基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的測風(fēng)塔氣象要素實時監(jiān)測系統(tǒng)。
　　論文首先對測風(fēng)塔氣象要素監(jiān)測系統(tǒng)的作用和結(jié)構(gòu)做了介紹，對本系統(tǒng)所采

3、用的關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)的設(shè)計要點做了深入分析和研究，在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)總體設(shè)計。系統(tǒng)采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)將風(fēng)電場區(qū)域的測風(fēng)塔進(jìn)行組網(wǎng)，每個測風(fēng)塔上面安裝一個傳感器模塊用于采集數(shù)據(jù)，測風(fēng)塔之間放置路由節(jié)點將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)關(guān)模塊，網(wǎng)關(guān)模塊放置在GPRS信號較好的區(qū)域，用于收集傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)并且使用GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至中心站。論文對系統(tǒng)的硬件和軟件做了詳細(xì)設(shè)計。硬件設(shè)計包括傳感器模塊和網(wǎng)關(guān)模塊的設(shè)計;兩個模塊的主體結(jié)構(gòu)采用了STM32和

4、CC2530相結(jié)合的方式，采用CH376模塊為系統(tǒng)增加了數(shù)據(jù)存儲和備份數(shù)據(jù)的功能，采用CC2591模塊大幅增加了系統(tǒng)ZigBee模塊的通信距離，還采用了MAX3485模塊提升了系統(tǒng)的擴(kuò)展能力，并且對各個模塊之間的接口電路做了詳細(xì)的設(shè)計。系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括兩部分，一是在Z-Stack協(xié)議棧的應(yīng)用層添加自定義函數(shù)實現(xiàn)了ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，二是以STM32為硬件平臺進(jìn)行程序設(shè)計實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和協(xié)議轉(zhuǎn)換等功