[发明专利]基于无线传感网络的光伏阵列监测管理系统

说明书

本发明涉及一种基于无线传感网络的光伏阵列监测管理系统，由光伏列阵、传感器节点、簇头节点、NRF24L01无线通信、汇聚节点、GPRS模块、上位机组成；传感器节点负责采集电池组件的输出电压、输出电流以及工作温度，同时进行自组网，将采集数据融合至簇头节点；簇头节点将融合数据包通过NRF24L01无线通信传送给汇聚节点；汇聚节点将收集到的簇头节点数据包通过GPRS模块传送给上位机；上位机负责接收和解析数据包、显示和存储各传感器节点采集的数据，并判断各传感器节点的工作状态。本发明提出了一种无线传感网络LEACH路由算法，更加有效地保证了网络的负载均衡，使光伏阵列发电站能够稳定运行。

技术领域

本发明专利属于光伏发电监测领域，尤其是一种基于无线传感网络的光伏阵列监测管理系统。

背景技术

随着全球经济的快速发展，能源危机日益明显，所以能源问题将会成为发展过程中一个急需解决的重要问题。现在的能源结构里主要还是依靠非可再生能源，人类对能源的迫切需求也在快速增长。与此同时，人们也越来越明确的认识到保护环境的重要性。当前，由于石化燃料的燃烧，每年有大量的有害物质排入大气，致使大气臭氧层遭受了严重的破坏，全球气温回升速度加快，在越来越多的地区形成酸雨，破坏农作物的生长，同时大气环境遭受了前所未有的严重污染。如果不采取有效的保护措施，将严重威胁到人类赖以生存的环境。因此，无论是从确保长期的能源供应，还是从保护环境的角度出发，开发和利用取之不尽、用之不竭而又没有公害的新能源已势在必行。这些问题最终将迫使人们改变能源结构，寻找清洁的新能源代替污染严重的非可再生能源。人类要实现可持续发展，首先要解决能源问题就必须依靠科技进步，大规模地开发利用可再生清洁能源。可再生的洁净能源如风能、水能、核能、海洋温差能、太阳能等将会在人类社会中得到越来越多的重视，而在这些新能源之中，太阳能的地位将会是处于最突出的。目前，太阳能应用技术得到大力的发展，从取暖到发电再到各种各样的以太阳能为动力的装置，其应用十分广泛，在某些应用领域，太阳能的利用已经逐步开始进入实用阶段，如光伏并网发电。

目前大型光伏阵列发电站主要集中在偏僻地区以及一些特殊工业场所，由于光伏阵列发电工作环境的特殊性，不适合派工作人员人工管理或者技术人员长期值守，所以光伏阵列发电站大部分时间是处于无人监管的状态；另外，同一地区光伏阵列发电站分布广而散，也迫切地需要对其集中监测和管理，所以实现对光伏阵列发电的远程监测具有十分重要的意义。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提出了一种基于无线传感网络的光伏阵列监测管理系统，采用无线传感网络LEACH路由算法，保障了光伏阵列发电站的稳定运行。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

由光伏列阵、传感器节点、簇头节点、NRF24L01无线通信、汇聚节点、GPRS模块、上位机组成；传感器节点负责采集电池组件的输出电压、输出电流以及工作温度，同时进行自组网，将采集数据融合至簇头节点；簇头节点将融合数据包通过NRF24L01无线通信传送给汇聚节点；汇聚节点将收集到的簇头节点数据包通过GPRS模块传送给上位机；上位机负责接收和解析数据包、显示和存储各传感器节点采集的数据，并判断各传感器节点的工作状态。

而且，所述的传感器节点包括数据采集模块、微处理器、辅助电源；所述的数据采集模块包括电流采集电路、电压采集电路、温度传感器。

而且，所述的微处理器负责控制整个节点的操作，存储和处理自身采集的数据以及其他传感器节点发来的数据；所述的数据采集模块负责采集具体感知对象数据。

而且，所述的微处理器采用MSP430G2553低功耗单片机；所述的温度传感器采用DS18B20单总线温度传感器。

而且，所述的光伏列阵与传感器节点相连；所述的出传感器节点与簇头节点相连；所述的簇头节点与NRF24L01无线通信相连；所述的NRF24L01无线通信与汇聚节点相连；所述的汇聚节点与GPRS模块相连；所述的GPRS模块与上位机相连。