[发明专利]基于ZigBee的风电场无线数据采集系统

说明书

一、技术领域

本发明是基于ZigBee的风电场无线数据采集系统，属于智能控制领域。

二、背景技术

近几年来由于受到全球经济对化石燃料高度依赖的影响，以及出于对环境问题的关心，发电方式的替代选择受到越来越多的重视。同时，在能源市场逐渐多样化这个大趋势下，风能可能是最有前途的可持续能源之一。风在全世界范围内都是一种洁净并且取之不尽用之不竭的能源。最近风力发电技术的改进已经使其成本大大降低，在很多情况下，其成本能和常规发电方式相抗衡。在“十一五”规划指出，全国新增风电装机容量约900万千瓦，到2010年，风电总装机容量达到1000万千瓦。同时提出，在甘肃、内蒙古和苏沪沿海等风能优势地区，重点建设30个10万千瓦以上的大型风电场和5个百万千瓦的风电基地。此外，在经济发达的江苏、福建、山东和广东等沿海地区建成数十个10万千瓦级的大型风电场。由此可以看出，我国投入运行的风电机组的数量正在逐年增加[2]。

风电场的正常运行和发电需要很多条件的保障，其中温度、湿度、风速、风向、压力等气象信息常数需要稳定的保持在一定的范围内，所以世界上对这些参数的关注和研究早已经开始了。了解和预测风电场温度湿度等气象参数的变化规律是为农业生产、工业生产和日常生活服务的，具有很大的现实性，因此，采集风电场温湿度等相关气象信息对气候变化的研究以及风力发电产业的快速发展具有重要的意义。

过去很长一段时间内，风电场温度、湿度等气象参数的采集一直是人工的方式，直到现在人工观测依然没有完全取代，这种信息采集的方式难免会存在很多缺点，比如，时间的准确性、数据精度性不高，可靠性能差等方面的问题。为了解决这些缺点和进一步推进风电产业的发展，更好的利用风能资源为人类造福，需要准确调查、掌握、分析风电场的各种气象参数，因此非常有必要建立一个风电场气象参数的无线数据采集系统，实时采集和监测当地风能的状态并进行定时的存储，为分析风能的规律以及风能的其他应用提供可靠的数据依据和技术支持。随着电子计算机科学技术、信息科学技术的发展以及新一代通讯设备投入使用，移动通信技术和无线传感网络技术得到了突飞猛进的发展。充分利用现有的无线通信网络技术，逐步建立风电场的无线数据采集系统，可在很大程度上减小人工观测和现场布线带来的不便和局限性。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种基于ZigBee的风电场无线数据采集方案。具体实现包括以下步骤：

(1)风电场所需要采集的温度信息是从-40℃到+65℃，使用DS18B20数字温度传感器采集。湿度传感器采用SH1100型电容式湿度传感器。压力传感器型号为24PCEFH2G，压力类型为差压，压力量程为0到3400Pa，供电电源为0到12VDC

(2)信息的传输：风电场需要温度、湿度、压力等数据采集的网点很多，客观上需要组建一个近距离无线通信网络，所以该设计方案采用ZigBee无线通信方式。

(3)微处理器及存储方式：风电场温度湿度压力等数据采集和无线通信系统设备的体积都很小，不方便用较大的电池供电，因此选择CC2430芯片作为微处理器。选取SD卡进行数据的存储。

综上所述，系统利用DALLAS公司生产的单总线器件DS18B20数字温度传感器和压力传感器，将采集到的温度湿度压力等数据经过模拟电路进行调理，调理完成之后送入CC2430芯片的A/D通道进行数据转换，完成信号的采集，再将转换后的数据通过ZigBee近距离无线通信方式传输到地面接收器，再经单片机处理存储到SD卡完成对数据的存储。

本发明的优点在于能够取代人工和现场布线来方便快捷的实现风电场所在环境各种气象参数的采集，给人们提供足够的实时信息来保障风电场的正常运行。

附图说明

图1为本发明的系统总体结构框图；

图2为硬件系统设计方案；

图3为ZigBee星形网络拓扑结构图；

图4为协调器建立网络和传感器节点入网流程图；

图5为协调器接收数据流程图；

图6为终端子节点发送数据流程图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明：

a)硬件系统设计：