風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)（第二版）課件 陳繼永 項(xiàng)目六 風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)內(nèi)蒙古輝騰錫勒風(fēng)電場項(xiàng)目六風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)

①熟練掌握風(fēng)光互補(bǔ)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的原理。 ②掌握風(fēng)光互補(bǔ)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成。 ③初步掌握風(fēng)光互補(bǔ)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。項(xiàng)目描述

◆對風(fēng)光互補(bǔ)充電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控.◆實(shí)時(shí)了解外界環(huán)境狀況以及充電站所對應(yīng)的太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電輸出情況、蓄電池充、放電情況等.◆在蓄電池電壓過低的情況下切斷對電動(dòng)車的充電，蓄電池電量得到有效補(bǔ)充后恢復(fù)充電.◆在風(fēng)力過大的情況下對風(fēng)力機(jī)采取必要的減速或剎車等保護(hù)措施。

相關(guān)知識(shí)一、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)三、嵌入式系統(tǒng)介紹四、相關(guān)傳感器及執(zhí)行元件工作原理一、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1、風(fēng)光互補(bǔ)充電站工作原理

一、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控對象檢測對象：（1）太陽能電池板組件輸出電壓（電壓傳感器）；（2）太陽能電池板組件輸出電流（電流傳感器）；（3）風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓（電壓傳感器）；（4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電流（電流傳感器）；（5）蓄電池電壓（電壓傳感器）；（6）蓄電池充電電流（電流傳感器）；（7）人員靠近安全檢測（人體紅外傳感器）；（8）外界環(huán)境狀況（風(fēng)速、風(fēng)向、光照度、溫濕度傳感器）。一、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控對象控制對象：（1）人員靠近安全報(bào)警（語音控制）；（2）負(fù)載斷電控制（繼電器控制）；（3）風(fēng)力機(jī)剎車控制（繼電器控制）。一、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案方案一一、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3、風(fēng)光互補(bǔ)充電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案方案二二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)1、ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述英國Invensy公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦等公司在2001年共同宣布組成ZigBee技術(shù)聯(lián)盟，共同研究開發(fā)ZigBee技術(shù)。2003年11月，IEEE正式發(fā)布了該項(xiàng)技術(shù)物理層和MAC層所采用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，即IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，作為ZigBee技術(shù)的物理層和媒體層的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；2004年12月，ZigBee聯(lián)盟正式發(fā)布了該項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)1、ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述IEEE802.15.4是一個(gè)低速率無線個(gè)人局域網(wǎng)（LowRateWirelessPersonalAreaNetworks，LR-WPAN）標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層（PHY）和介質(zhì)訪問控制層（MAC）。這種低速率無線個(gè)人局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、具有有限的功率和靈活的吞吐量。低速率無線個(gè)人局域網(wǎng)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)安裝容易、數(shù)據(jù)傳輸可靠、短距離通信、低成本、合理的電池壽命，并且擁有一個(gè)簡單而且靈活的通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)1、ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述為了使供應(yīng)商能夠提供最低可能功耗的設(shè)備，IEEE(Institute

ofElectricalandElectronicsEngineers，電氣及電子工程師學(xué)會(huì))定義了兩種不同類型的設(shè)備：一種是全功能設(shè)備(fullfunctionaldevice，F(xiàn)FD)，另一種是簡化功能設(shè)備(reducedfunctionaldevice，RFD)。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)ZigBee技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：（1）功耗低。ZigBee技術(shù)傳輸速率很低，在2.4GHz頻段為250Kb/s，傳輸數(shù)據(jù)量小。而且，ZigBee模塊不工作時(shí)可采用休眠模式，使得系統(tǒng)運(yùn)行非常節(jié)省電能，例如兩節(jié)普通的電池工作時(shí)間可以長達(dá)幾個(gè)月。（2）數(shù)據(jù)傳輸可靠。ZigBee采用載波檢測多址與碰撞避免，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送需求時(shí)則立刻傳送，保證了系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃浴＃?）網(wǎng)絡(luò)容量大。ZigBee網(wǎng)絡(luò)最大可包括65535個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，按功能的不同分為全功能節(jié)點(diǎn)（FFD）和精簡功能設(shè)備（RFD），節(jié)點(diǎn)之間可互相連接。（4）工作頻段多樣。工作頻段為868MHz（歐洲）、915MHz（美國）和2.4GHzISM頻段，在不同的工作頻段下有40kbps,200kbps和250kbps三種不同的傳輸速率。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（5）成本低廉。ZigBee通信模塊成本價(jià)格在幾美元左右，而且ZigBee協(xié)議無需專利費(fèi)用。（6）多應(yīng)用場合。ZigBee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多樣，支持點(diǎn)對點(diǎn)、星型、樹狀和網(wǎng)狀網(wǎng)，因此可用于各種簡單和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。（7）安全性好。ZigBee采用三級(jí)安全模式，提供了基于循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性校驗(yàn)。（8）抗干擾能力強(qiáng)。802.15.4的物理層采用直接序列擴(kuò)頻(DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS)技術(shù)，具有良好的抗干擾能力。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)ZigBee技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，當(dāng)前主要應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制、醫(yī)療護(hù)理、智能家居、智能交通等領(lǐng)域，通常只要符合以下條件之一的應(yīng)用，就可以考慮采用ZigBee技術(shù)。（1）需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)較多；（2）需求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，要求設(shè)備的成本低；（3）要求數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，安全性能好；（4）構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；（5）設(shè)備體積小，采用電池供電；（6）地形復(fù)雜，監(jiān)測點(diǎn)多，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；（7）現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)；（8）使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)2、ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)2、ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（2）網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)2、ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（3）樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)3、ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它也是網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)設(shè)備。協(xié)調(diào)器選擇一個(gè)信道和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID（也稱之為PANID，即PersonalAreaNetworkID），隨后啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器也可以用來協(xié)助建立網(wǎng)絡(luò)中安全層和應(yīng)用層的綁定（bindings）。注意，協(xié)調(diào)器的角色主要涉及網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)和配置，一旦這些都完成后，協(xié)調(diào)器的工作就像一個(gè)路由器。由于ZigBee網(wǎng)絡(luò)本身的分布特性，因此接下來整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的操作就不再依賴協(xié)調(diào)器是否存在了。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)4、ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由器路由器的功能主要是允許其他設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，多跳路由和協(xié)助終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)通訊。通常，路由器希望是一直處于活動(dòng)狀態(tài)，因此它必須使用主電源供電。但是當(dāng)使用樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，允許路由間隔一定的周期操作一次，這樣就可以使用電池給其供電。5、ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備終端設(shè)備沒有特定的維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的責(zé)任，它可以睡眠或者喚醒，因此它可以是一個(gè)電池供電設(shè)備。通常，終端設(shè)備對存儲(chǔ)空間（特別是RAM的需要）比較小。二、基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)6、ZigBee網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)是通信系統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。通過網(wǎng)關(guān)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以與基于IP的骨干網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。網(wǎng)關(guān)既是一種網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最大的匯聚節(jié)點(diǎn)，能夠把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到不同的通信模塊，支持不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與不同通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)（如GPRS網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等）之間的信息互通。三、嵌入式系統(tǒng)介紹1、嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)，英文為EmbeddedSystem。從廣義上講，凡是帶有微處理器的專用軟、硬件系統(tǒng)都可稱為嵌入式系統(tǒng)，如各類單片機(jī)和DSP系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在完成較為單一的專業(yè)功能時(shí)具有簡潔高效的特點(diǎn)。但是由于他們沒有使用操作系統(tǒng)，所以管理系統(tǒng)硬件和軟件的能力有限，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多任務(wù)功能時(shí)往往困難重重，甚至無法實(shí)現(xiàn)。從狹義上講，那些使用嵌入式微處理器構(gòu)成的獨(dú)立系統(tǒng)，并且有自己的操作系統(tǒng)，具有特定功能，用于特定場合的系統(tǒng)稱為嵌入式系統(tǒng)。本項(xiàng)目中所說的嵌入式系統(tǒng)是指狹義上的嵌入式系統(tǒng)。三、嵌入式系統(tǒng)介紹2、嵌入式系統(tǒng)組成三、嵌入式系統(tǒng)介紹3、嵌入式Linux介紹

ARM與LinuxLinux的發(fā)展Linux開發(fā)環(huán)境①Windows操作系統(tǒng)+Cygwin工具②Windows操作系統(tǒng)+VMware工具+Linux操作系統(tǒng)③Linux操作系統(tǒng)+自帶的開發(fā)工具三、嵌入式系統(tǒng)介紹3、嵌入式Linux介紹

嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)在專用的嵌入式板子運(yùn)行GNU/Linux系統(tǒng)已經(jīng)變得越來越流行。一個(gè)嵌入式Linux系統(tǒng)從軟件的角度看通?？梢苑譃樗膫€(gè)層次：①引導(dǎo)加載程序。包括固化在固件（firmware）中的boot代碼和BootLoader兩大部分。②Linux內(nèi)核。特定于嵌入式板子的定制內(nèi)核以及內(nèi)核的啟動(dòng)參數(shù)。③文件系統(tǒng)。包括根文件系統(tǒng)和建立于Flash內(nèi)存設(shè)備之上文件系統(tǒng)。④用戶應(yīng)用程序。特定于用戶的應(yīng)用程序，有時(shí)在用戶應(yīng)用程序和內(nèi)核層之間可能還會(huì)包括一個(gè)嵌入式圖形用戶界面。三、嵌入式系統(tǒng)介紹3、嵌入式Linux介紹

嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)典型的嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)包括7個(gè)步驟：①建立開發(fā)環(huán)境。②配置開發(fā)主機(jī)。③配置網(wǎng)絡(luò)。④建立引導(dǎo)裝載程序BootLoader。