[发明专利]太阳能与风能混合供电的环境因子无线监测系统

说明书

技术领域

本发明属于绿色能源与环境因子监测相结合的交叉领域，具体涉及一种太阳能与风能混合供电的环境因子无线监测系统。

背景技术

发达国家非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络系统的应用和发展，波士顿大学(Boston Unversity)还于最近创办了传感器网络协会(Honeywell)、L-3Commun ications、Millennial Net及Textron Systems。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术；《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域：

*环境的监测和保护

*医疗研究、护理领域

*侦察敌情、监控兵力等军事领域

*危险的工业环境如井矿、核电厂等的安全监测

上世纪九十年代，我国的独立电源系统采用水平轴风力发电机和太阳能光伏系统供应电力，主要应用于通信基站、边防哨所、海岛部队等特殊场合，是面向部队的一套后勤保障系统。经过一定时间的应用后，发现诸多问题，如台风期间的设备损坏严重、噪音大，影响人员正常休息；对通信设备的干扰，使得某些设备无法正常运转。2002年，在西军电、西交大、上复旦、上同济等高校一批专家的配合下，上海模斯电子设备有限公司(MUCE)成功研制出了世界上第一台新型(H型)垂直轴风力发电机，并于2002年底通过了各项测试，并达到了各项设计要求。2002年底至今，MUCE先后在部队安装了60多套垂直轴风力发电机和风光互补系统。

综上所述，太阳能与风能混合供电系统主要应用于自动气象站和军事领域，存在造价高、系统复杂、维护困难等问题。普通科研院所和高校实验室，缺少具备功能先进、价格较低、维护工作量小等特点的能够对温湿度等环境因子自动监测的自供电无线系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能和风能混合供电的环境因子监测系统，以解决在野外和山区进行环境因子监测时的供电问题，并且达到功能先进、价格较低、维护工作量小等要求。

本发明太阳能和风能混合供电的环境因子监测系统由各监测点系统和主控制盒系统及能源部分组成，各监测点系统包括单片机、无线模块、温湿度传感器和霍尔传感器；主控制盒系统包括单片机、无线模块、短信模块和存储模块；各监测点和主控制盒的能源部分都由能量转换部分和能量存储部分组成，能量转换部分包括风能发电机和太阳能板，能量转换部分将太阳能和风能转变为电能，并且在能量存储部分保存，以保证系统的持续供电；各组成部分按常规连接，霍尔传感器安装在风能发电机的扇叶部位。

各监测点系统的功能是检测各点的温湿度值和风速值，并通过无线模块自动发送到主控制盒；主控制盒系统的功能是通过无线模块收集各监测点的温湿度和风速值，并将数据存在存储模块中；当用户通过手机发短信时，主控制盒调用存储模块中的温湿度和风速值，自动发送短信到用户的的手机上。

本发明太阳能和风能混合供电的环境因子监测系统可实现如下功能：

1、将无线传感器网络内各个节点的温湿度通过无线数据传输的方式采集并存储在主控盒内，用户可用手机发短信查询，也可从存储芯片中将数据拷贝出来；

2、主控盒和各个监测点的电源由太阳能和风能混合供应；

3、在风能发电机的扇叶部位安装霍尔传感器，在风能发电的同时检测风速；

更进一步优选配置如下：

以STC89C58单片机为核心，采用SHT10型温湿度一体传感器和霍尔传感器为环境因子检测部分；无线模块采用RFM12型射频无线模块；存储芯片采用RM31256芯片(容量为256K)，该芯片同时具备实时时钟(RTC)和FRAM非易失性存储部分；短信查询功能由西门子公司的TC35模块来实现；太阳能板采用多晶太阳能板，可提供12V电源，设计寿命25年；风力发电机采用田宫环翼风力发电机：

风速1.2米/秒(4.3公里/小时)-2倍速，约2.6mW

风速3.3米/秒(11.9公里/小时)-3倍速，约38mW

风速5米/秒(18公里/小时)-3倍速，约54mW

附图说明

图1为主控盒系统结构图

图2为监测点系统结构图