Yuan Ying, Sun Rongxia, Li Rui, Wang Shuo sud
(École de génie électronique et information, Université du Hebei, Baoding 071002)
: Afin de surveiller et d'étudier l'impact des paramètres environnementaux sur la centrale photovoltaïque, un nouveau système de surveillance en temps réel basé sur ZigBee pour l'environnement de la centrale photovoltaïque. CC2530 puce pour commander le noyau pour réaliser le circuit matériel du noeud de détection, le noeud de routage et un noeud de passerelle, et la pile de protocole sur la base de ZSTACK, composition algorithme amélioré ClusterTree réseau de capteurs sans fil. Utilisation des ordinateurs réseau Yeelink de toutes les plate-forme moniteur PC, les chercheurs peuvent connecter à distance pour voir la plate-forme Yeelink et les conditions environnementales mobile APP centrale photovoltaïque. Le test expérimental, le système réalise la surveillance en temps réel de la température et de l'humidité installation photovoltaïque, la pression et l'information d'intensité lumineuse, une fiabilité élevée du débit de données et le noeud de passerelle de paquets de données reçoit plus de 75%.
: Centrale photovoltaïque, ZigBee, la surveillance en temps réel; Yeelink
: TP182 Code du document: ADOI: 10,19358 / j.issn.1674-7720.2017.03.010
Format de référence : Yuan Ying, Sun Rongxia, Rui, ZigBee, et un autre système de surveillance de l'environnement pour les centrales photovoltaïques à base de [J] SES APPLICATIONS, 2017,36 (3): 33-35,38.
0 introduction
Localisation de la recherche d'équipement clé dans les dispositifs de puissance RF production de cellules solaires (11213910D) À l'heure actuelle, les pénuries d'énergie et la dégradation de l'environnement est devenue un facteur important limitant la croissance économique nationale. Afin de réduire la consommation d'énergie, les pays explorent de nouvelles technologies de l'énergie, la production d'énergie nouvelle énergie photovoltaïque et fait partie intégrante. Bien que la technologie photovoltaïque de la Chine a fait de grands recherche, mais il y a encore des questions techniques à une étude plus approfondie [1], l'une des questions clés est d'améliorer la conversion photovoltaïque. conversion photoélectrique de cellules photovoltaïques peut être affectée par des paramètres environnementaux de la température et l'humidité, intensité lumineuse, et les données environnementales la recherche taux de conversion photovoltaïque pour les chercheurs est très rare, sérieusement entravé le développement de la technologie photovoltaïque. De plus, les centrales photovoltaïques domestiques et plus établis dans les régions éloignées, en général fonctionnent sans surveillance, et un système de surveillance environnementale centrale photovoltaïque est installé en permanence au début de la construction, la démolition est pas facile de se déplacer, ne peut pas pleinement un cadre de suivi [2]. Sur cette base, afin d'améliorer la précision et la rapidité de l'environnement de production d'énergie photovoltaïque pour la transmission de données, tout en permettant aux chercheurs de surveiller la gestion intégrée des données, analyse, conçu et mis en place un système de surveillance en temps réel et la technologie de réseau basé sur la technologie ZigBee peut être multi-points la collecte de la température et l'humidité de la centrale de PV, la pression et l'information d'intensité lumineuse, et la surveillance à distance.
1 Présentation du système
Le système comprend deux partie de réseau de capteurs sans fil et un centre de contrôle à distance. réseau ZigBee de capteurs sans fil comprenant un noeud de passerelle, une pluralité de noeuds de capteurs et une pluralité de noeuds de routeur [3]. Dans la spécification du protocole ZigBee, le réseau comprend une topologie en étoile, la maille et la structure d'arbre. Cette conception de l'ordre WSN pour améliorer la fiabilité de la transmission de données, ce qui réduit la complexité du réseau, en utilisant une topologie d'arbre. centre de contrôle à distance comprend une borne Internet des choses Yeelink et le suivi du schéma fonctionnel du système représenté sur la figure 1.
Le noeud de la température du système et le capteur d'humidité recueillie par le site de la centrale photovoltaïque, l'intensité lumineuse et de l'information de pression, par l'intermédiaire du circuit de traitement, le module ZigBee transmet les données vers le noeud de routage; noeud de routage primaire transmet des données pour réaliser une communication à longue distance. Nombre de noeuds de capteurs et de noeud de routage peuvent être configurées de manière flexible en fonction des exigences environnementales. Le nud de la passerelle est responsable de l'établissement et la gestion des réseaux [4], en utilisant les données de communication série reçues transmises à l'Internet Yeelink. Moniteurs dans la salle de contrôle à l'aide d'un ordinateur ou peuvent être directement contrôlées par le site de surveillance de l'environnement connexion terminal distant plate-forme mobile Yeelink, sans la nécessité de vivre.
2 noeud conception matérielle
la conception de matériel de noeud utilise une conception modulaire, avec puce CC2530 que la puce principale concevoir chaque noeud. Le module principal comprend une structure de noeud ZigBee, le module d'acquisition, le module d'affichage à cristaux liquides, un module de communication et un module de puissance, une configuration matérielle du noeud illustré sur la figure 2.
Module ZigBee de chaque noeud du système de système minimale sélectionnée amélioré la puce CC2530, CC2530, non seulement en tant que pastille de noyau module de communication sans fil ZigBee pour recueillir des informations, ainsi que d'un microprocesseur de commande. Le système choisi est le CC2530F256, qui intègre un émetteur-récepteur haute performance de 2,4 GHz RF et bas microcontrôleur de puissance de qualité industrielle 8051 [5], qui reçoivent et mode d'émission, la consommation de courant de 24 mA, respectivement, et 29 mA, notamment pour les besoins à long terme pour des applications de puissance ultra-faible batterie. CC2530 en raison de la faible consommation d'énergie, haute intégration, la conception de matériel simple et riches interfaces périphériques, a été largement utilisé dans les réseaux de capteurs sans fil. resend réglable contenu stocké lorsque le module prise augmente le circuit de stockage de données pour stocker les informations collectées à la perte de données se produit dans le processus de transmission de données. Le circuit représenté sur la figure 3.
2.2 Module d'acquisition
Recueillies par la température du site de l'usine de module d'acquisition du capteur et de l'humidité, les paramètres d'intensité lumineuse et de pression, la précision du paramètre environnemental des informations de paramètres en temps opportun aux chercheurs l'accès joue un rôle important. La conception d'un faible coût, une grande précision et bon principe de stabilité sélectionné SHT11 température numériques et des capteurs d'humidité, capteur de pression de photorésistances 5516 et une haute résolution numérique MS5611-01BA03, les paramètres techniques du capteur sélectionné comme indiqué dans le tableau 1.
Module d'affichage 2.3LCD
les noeuds terminaux de champ de données dans le système et le noeud coordinateur est sélectionné est affiché module d'affichage à cristaux liquides de ZLE12864A, le module d'affichage à cristaux liquides pour atteindre la date d'affichage en temps réel, le temps, la température, l'humidité, les valeurs d'intensité lumineuse, les valeurs de pression. Le module d'affichage utilisant la source d'alimentation de 3,3 V, ce qui est la puce principale communication série [6], la puce de circuit de commande à cristaux liquides ST7565P ce design. Le module d'affichage est connecté à la broche SCLK CC2530 (P1.5), MOSI CC2530 (P1.6), Pin12 CC2530 (P1.2), Pin13 RST et Pin14 CC2530 (P0.0).
2.4 Module d'alimentation
module d'alimentation est la clé pour assurer que le système fonctionne correctement. Étant donné que chaque circuit d'alimentation électrique nécessaire 3,3 V, 5 V et chacun des noeuds de piles, en utilisant la puce de régulateur de tension LM117 pour convertir la tension de 5 V à 3,3 V, un schéma de circuit du module de puissance représenté sur la figure.
3 logiciel système
3.1ZigBee routage algorithme
Ces applications de conception améliorés ClusterTree algorithme de routage, l'algorithme de ClusterTree traditionnel n'a pas besoin de stocker la table de routage, l'algorithme est simple, mais comptent sur les associations parents-enfants entre les nuds existent uniquement aux paquets vers l'avant, le délai moyen, le houblon a augmenté [ 7]. Présentation de table de voisinage en fonction des algorithmes traditionnels, par rapport au noeud courant en calculant le nombre de bonds entre le noeud de destination et le numéro de nud voisin du houblon au noeud de destination, les données sélectionnées transmis au noeud voisin et le noeud de destination directement le long des deux voies de transport plus préférablement, l'algorithme de traitement spécifique représenté sur la figure 5 (Ds est la profondeur du noeud de réseau source, la profondeur Dd du noeud de réseau cible). Procédé de transmission de données, en utilisant un algorithme amélioré pour le calcul est répété jusqu'à ce qu'elle atteigne le noeud de destination. Amélioration de l'algorithme de voisin ClusterTree en un certain nombre de mécanismes de liaison à sauts entre les noeuds de calcul, le nombre de sauts de comparaison calculées de deux types de noeuds avant le noeud d'envoi ou l'acheminement du paquet de données, pour trouver un plus petit nombre de sauts du chemin de transmission. algorithme de modification peut réduire la consommation d'énergie, et améliore l'efficacité de transmission de données.
logiciel 3.2 noeud
Le noeud de passerelle est un réseau de capteurs sans fil noyau, un réseau d'arbre responsable de la formation, la réception, le traitement et la transmission de toutes les informations et les instructions. Le noeud de passerelle démarre, et le système est initialisé, puis numérisé et une formation de réseau de capteurs sans fil de canal approprié [8]. Après un réseau réussie, le noeud commence à recevoir les données transmises et communiquées à la plate-forme Yeelink, le noeud envoie à nouveau une instruction.
le noeud de champ est responsable de la température, l'humidité, l'intensité lumineuse et l'acquisition et la transmission de l'information de pression d'air plante. Après la mise sous tension et initialiser les noeuds, le balayage des canaux de réseau, et demander la numérisation de rejoindre le réseau sans fil. Après un réseau réussi, lancez la collecte et l'envoi d'informations. mode de fonctionnement de réglage de noeud de collecte périodique, en l'absence de saisie de données, le processus passe à l'état de veille pour réduire la consommation d'énergie.
plate-forme 3.3Yeelink d'accueil
Avec les progrès rapides de la technologie de réseau, la mise en réseau et la plate-forme de service public peu à peu, il est utilisé pour stocker et gérer les informations de données et de données par ordinateur, téléphone mobile APP en temps réel à l'utilisateur. Yeelink est la plate-forme utilisée plus largement, la plate-forme Yeeink utilisation de l'affichage des données de conception et de l'environnement de contrôle des outils de stockage et d'utilisation et de série plate-forme informatique de réseau Yeelink Yeelink fournit le port COM2 des choses pour parvenir à la communication de la plate-forme.
4 résultats des tests et des analyses
Une fois le système mis en place est terminée, le test du système, le contenu principal de la précision de mesure du système de test, le nud de passerelle recevant le débit de paquets, et la stabilité du système. Afin d'assurer le bon déroulement de l'épreuve, le test a été contrôlé pour un environnement de laboratoire, essai soumet la température de l'air intérieur et de l'humidité, l'intensité lumineuse et de la pression, trois nuds de capteurs sont placés dans la pièce. Test du 11 Mars 2015 commence, en raison de l'environnement expérimental, l'utilisation d'humidificateurs, et la source analogique conditionné à réguler la température et l'humidité et l'intensité lumineuse.
Température pour l'essai et l'analyse d'un exemple, en utilisant le noeud de capteur SHT11 capteur d'humidité (précision ± 0,4 , ± 3,0% d'humidité relative) que le test en utilisant l'hygromètre portable SIC (précision ± 0,1 , ± 0,1 % d'humidité relative), les résultats de la comparaison de la température montre la figure 6, la température des valeurs de paramètres de système acquises différence de contraste de l'hygromètre est faible, l'erreur de température est maintenue à 0,5 ± , utilisé pour répondre à l'installation photovoltaïque.
6 graphique une température essai comparatif en comparant des émissions de tests que l'erreur de température du système est maintenue à l'intérieur de 0,5 ± , restes d'erreur d'humidité à moins de ± 1,8%. Des essais comparatifs en utilisant 370 la jauge de pression standard numérique pression du gaz, la différence de pression est maintenue à environ ± 1,4 hPa. Lorsque la distance entre les noeuds est à moins de 80 m, les paquets de données reçus au niveau du taux de noeud de passerelle de 75% ou plus, lorsque la distance est supérieure à 80 m, le débit de réception de paquets a chuté de manière significative, et par conséquent, lorsque le réseau de distribution, afin d'assurer la fiabilité de la transmission de données entre la distance du noeud pas plus de 80 m. En test en continu, le système peut refléter la collecte des informations sur les paramètres de l'environnement, et vous pouvez voir l'environnement en surveillant la plate-forme Yeelink telnet terminal.
5 Conclusion
Pour le suivi en temps réel des informations sur l'environnement centrale photovoltaïque, le système de surveillance en temps réel conçu en fonction des paramètres environnementaux ZigBee. Ce système est conçu CC2530 chaque circuit matériel de noeud et un programme logiciel pour contrôler le noyau. Pendant ce temps, l'amélioration ClusterTree algorithme permet d'économiser les ressources du réseau, ce qui réduit la consommation d'énergie, éventuellement construire une flexibilité du réseau, la facilité d'installation, système de surveillance de faible puissance, la température et l'humidité de la centrale photovoltaïque, les paramètres d'intensité lumineuse et de pression surveillance en temps réel. Après les essais, l'acquisition de données et une haute fiabilité, le système est stable et fiable, et a une forte évolutivité, la météo ou d'autres systèmes d'accès aux données, a une valeur réelle de promotion.
références
[1] Hu dolomite, Ruiying, Wang Jun, la situation actuelle de la Chine et les perspectives de production d'énergie solaire photovoltaïque [J] Hebei Université des sciences et de la technologie, 2014,35 (1): 69-72.
[2] Dai Zhijian, Lin Peijie, CHENG système d'acquisition d'image Shu-Ying sur la base de l'énergie solaire [J] Electronic Technology, 2012,38 (10): 41-44.
[3] Zigbee Alliance [DB / OL] (14/12/2013) [05/10/2016] .http :. //Contech.suv.ac.kr/contech/courses/11h2wsn/095262r 00ZB_rf4ce_scZigBee_RF4CE_Specification_public.pdf
[4] chenke Tao, Zhang Haihui, Zhang Meng, tels que la conception de nud de passerelle réseau de capteurs sans fil CC2530 [J] Sur la base de l'agriculture du Nord-Ouest et de l'Université forestière de la science et de la technologie (sciences naturelles), 2014,42 (5):. 183-188.
[5] Wang Xin, système de surveillance de température sans fil Pan HE ZigBee et de l'humidité sur la base CC2530 [J] Rapport de chimie agricole chinoise, 2014,35 (3): 217-220.
[6] Wang Suqing, la conception et la mise en uvre de l'ultra Wu [J] Mesure et contrôle le système de surveillance de l'environnement assistée par ordinateur CC2530, 2015,23 (8): 2650-2653.
[7]. Cao Yue, l'algorithme de routage de recherche [J] Hufang Ming, la partie micro-contrôleur ni l'optimisation du réseau ZigBee CluterTree et applications de systèmes embarqués, 2012,12 (10): 4-7.
[8] Pingchen Wei, Zhang Lin, Yuan Jiangnan conception ZigBee et un système de surveillance à distance intelligent basé sur les applications [J] la technologie TV, 2015,39 (20): 38-42.
