基于无线传感网络的光伏电池组件监测系统

针对目前光伏电站监控和管理存在的一些问题,以CC2430为主控芯片,设计了一种基于无线传感网络的光伏电池组件监测系统。通过无线传感节点对光伏电池组件的电压、电流、温度和光照强度进行采集,并对这四种数据进行初级融合,将初级融合后的数据汇集到中心节点;中心节点将汇集后的数据进行二次融合后打包送到PC机和移动终端。结果表明,系统能实时监测光伏电池组件的基本参数,判断电池组件的工作状况,为光伏电站的维护和管理提供及时有效信息。

无线传感器网络与太阳能技术在应用中的互补提升

本文将对基于无线传感器网络对太阳能发电系统组件的监控和太阳能技术在工业无线传感器网络中的互补提升应用作分析研讨。

基于光伏供能的孤岛微电网无线传感网能量调度优化策略

可充电无线传感网(rechargeable wireless sensor network, RWSN)凭借其易部署、可扩展、自组网等特点,可全方位控制微电网源网荷储信息采集的深度和广度,提升微电网智能调度水平。孤岛微电网复杂的工作环境增加了传统人工运维以及移动充电装置补能的难度,因地制宜选取高密度光伏能量源构建面向孤岛微电网智能监测的分布式光伏供能无线传感网络(solar-powered wireless sensor network, SPWSN)能量自维持框架,研究光伏捕能簇头协同无线信息能量同步传输(simultaneous wireless information and power transfer, SWIPT)技术的能量调度策略,可以在全双工模式下为簇成员节点供能以满足网络监测需求。为实现网络能效最大化,提出了光伏捕能协同SWIPT能量调度优化算法,基于多层迭代解耦优化方法将强耦合非凸分数规划问题分解为光伏捕能簇头部署、簇头能量广播及时间分配、节点采样控制三个子问题进行优化求解。仿真结果表明,所提算法较现有算法在提高网络能效和光伏供能网络稳定性上有较大提升,满足信息采集系统的全时段监测需求,为孤岛微电网能量管理提供了一个绿色、高效、可持续的无人化信息采集系统。

光伏阵列无线监测系统的设计

针对光伏阵列监测系统的要求,提出了将无线传感网络应用于光伏阵列监测系统中。监测系统由传感器节点、协调节点以及上位机软件构成。在硬件设计中,采用MSP430微处理器与nRF24L01、GPRS配合设计传感器节点和协调节点;在上位机软件设计中,采用Visual Studio和SQL Server配合搭建上位机监测平台。系统测试结果表明:nRF24L01无线通信距离及效率很好地满足了系统监测需求,具有较高的可靠性,其与GPRS技术优势相结合,是实现光伏阵列无线监测的一个非常理想的解决方案。

基于LPWAN物联网的光伏温室智能监控系统设计

针对大型温室现存能耗高、监测困难以及自动化管理水平不高的局限,设计了集光伏发电、低功率广域物联网(LPWAN)和云平台技术于一体的温室智能监控系统。根据桂南气候特征和茄果类蔬菜生长特性,通过ECOTECT对比分析温室2种光伏排布的光照和温度,得出棋盘式光伏温室采光和散热更适宜其生长。下位机利用LoRa和NB-IoT特有优势自组星状结构采集、传输温室环境参数,上位机结合B/S结构、RBF-PID智能控制策略、云平台技术在PC和移动端实现远程监测和智能调控。应用表明该系统在复杂环境下通信距离1.5 km时丢包率不超过3.4%,通信成功率在96%以上,满足大型温室环境信息实时采集和稳定传输要求,并能长期将各环境参数维持在最佳生产阈值内,有助于提高茄果类蔬菜的产量和品质,也为光伏温室智能化监控系统提供一种新思路。

基于光伏发电技术的农业智能化灌溉系统设计

针对我国农业灌溉存在的水资源浪费、耗电量大的问题,建立了基于光伏发电技术的智能灌溉系统,主要由水泵、无线传感网络、光伏发电装置和中央控制中心组成。系统通过DV-Hop算法对需灌溉区域进行定位,采用最大功率点跟踪(MPPT)方法确定光伏电池板的最大功率。灌溉系统的性能测试结果表明:光伏发电装置可为该智能灌溉系统提供稳定的能量,且灌溉系统运行稳定,能够及时响应环境变化,针对农田实施灌溉。

激光供能技术的研究现状和发展

尽管近年来电池技术有了很大的进步,但是相对用电设备寿命来说,其配置的电池续航能力相对较短,不能长期为用电设备供电,成为物联网、无人机等领域的技术瓶颈。自发电和无线充电技术能够源源不断地给电池充电,是解决电池续航短问题的有效途径。文章分析了激光无线供能技术中激光供能系统的各组成部分的研究现状,重点研究了影响激光能量传输效率的关键因素,对比分析了在激光照射下各种光伏电池的性能,发现砷化镓(Ga As)电池在激光供能领域具有显著的优势,分析了目前激光供能在高功率激光、长距离传输、目标跟踪等领域存在的技术挑战。

太阳能农机发动机监测系统设计—基于智慧农业物联网信息采集

为了解决农机在恶劣条件下无线通信传感器节点功耗大的问题,提高农机发动机监测系统的整体性能,设计了一种基于智慧农业物联网信息采集的太阳能发动机监测系统。该系统采用太阳能进行供电,并利用WSN网络对太阳能电池和发动机状态进行监测,有效提高了监测系统的稳定性,满足了传感器节点的持续能量损耗。基于WSN的太阳能农机发动机监测系统采用了无线传感网络和串口通信,使用了传统的串行接口,其监控中心作为数据处理服务器,系统可以实现对光伏电池电压、电流和温度的测定,实现对发动机转速、温度和噪声的测定,并根据测定值及时地做出预警,实现远程操控;并对系统进行了测试。测试结果表明:该监测系统可有效完成光伏电池和发动机的状态监测,为新型农机监测系统的优化提供了一种新的低碳设计方法。

井下微能量收集装置设计

井下无线传感节点能量有限,可利用能量收集技术将井下环境能量转换为电能为传感节点供电,从而延长无线传感节点生命周期。测试并分析了井下巷道弱光环境下光照强度,结果表明距光源1~2 m范围内,光照强度为50~170 Lux,符合非晶硅、钙钛矿等光电材料工作范围,因此将井下弱光能量转换为电能具有可行性。采用30 cm×40 cm非晶硅光伏电池板、BQ25505型电源管理芯片和锂电池设计了一种井下微能量收集装置,可将井下弱光能量转换为电能并存储。针对井下环境能量不连续的特点,设计了能量缓存机制,即采用容量较小的可充电锂电池为能量缓存电池,选用较大固定容量的锂电池为备用电池,当可充电锂电池电压达到设计值时由其供电,当电压不足时切换备用电池供电,确保无线传感节点正常工作。对微能量收集装置进行了实验室及井下测试,结果表明:装置在50 Lux以上光照强度条件下即可输出毫瓦级电能;当井下光照强度达到170 Lux以上时,装置能够利用转换的能量为低功耗无线传感节点供电,无需启用后备电池;当光照强度未达到170 Lux时,能量缓存机制协调可充电锂电池和备用电池为无线传感节点供电,有效提高了节点生命周期。