沈匯通，代克金，朱開(kāi)建，周程波，李俊炳

深圳市拓邦自動(dòng)化技術(shù)有限公司

清潔能源的無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)技術(shù)

沈匯通，代克金，朱開(kāi)建，周程波，李俊炳

深圳市拓邦自動(dòng)化技術(shù)有限公司

1.技術(shù)領(lǐng)域

本課題研究涉及清潔能源直流監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)控制、無(wú)線通信領(lǐng)域技術(shù)。

2.技術(shù)背景

清潔能源，指在生產(chǎn)和使用過(guò)程、不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的能源?？稍偕摹⑾暮罂傻玫交謴?fù)，或非再生的（如風(fēng)能、水能、天然氣等）及經(jīng)潔凈技術(shù)處理過(guò)的能源（如潔凈煤油等）?？稍偕茉床淮嬖谀茉春慕叩目赡埽虼巳找媸艿皆S多國(guó)家的重視，尤其是能源短缺的國(guó)家。如今由于技術(shù)的發(fā)展，清潔能源的利用效率越來(lái)越高，已經(jīng)達(dá)到完全或部分取代傳統(tǒng)能源的效果。清潔能源的崛起，對(duì)相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)的要求也就越來(lái)越高，過(guò)去基于傳統(tǒng)能源設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)，基本上無(wú)法完全滿足清潔能源對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，且不適合于清潔能源系統(tǒng)的管理和日常運(yùn)行。市場(chǎng)上迫切需要一款根據(jù)清潔能源的特點(diǎn)進(jìn)行量身定做的監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，更全面的掌握清潔能源的產(chǎn)生效率、使用效率，更方便的統(tǒng)計(jì)清潔能源的相關(guān)數(shù)據(jù)，更準(zhǔn)確的反應(yīng)清潔能源優(yōu)勢(shì)，更專業(yè)的管理和維護(hù)清潔能源系統(tǒng)。

該技術(shù)方案組成的清潔能源系統(tǒng)，即可以是新建站點(diǎn)，也可以是根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在原來(lái)的設(shè)施基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)化改建，增加光伏供電電源和具有無(wú)線聯(lián)網(wǎng)功能的遠(yuǎn)程通信終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的遠(yuǎn)程管理和自動(dòng)運(yùn)行，以使設(shè)備在無(wú)人值守的情況下自動(dòng)運(yùn)行和自我診斷的一套系統(tǒng)。

無(wú)線數(shù)據(jù)終端與無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)相結(jié)合?？蓪?shí)現(xiàn)本地自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程組網(wǎng)監(jiān)控。目前所有廠家的直流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都不具備無(wú)線通信和遠(yuǎn)程組網(wǎng)功能。

3.研究技術(shù)

解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源項(xiàng)目，由于占地面積廣，建立和維護(hù)系統(tǒng)需要投入很高的人力成本，勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且純?nèi)斯づ袛嗫刂迫狈Ψ€(wěn)定性和可靠性，鋪設(shè)電纜費(fèi)用高昂，且故障率高?，F(xiàn)有技術(shù)的清潔能源系統(tǒng)的運(yùn)行狀況確乏遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷能力，需配備專業(yè)人員定期巡視和檢修，沒(méi)有集中化管理，響應(yīng)速度慢，查找問(wèn)題困難。

本技術(shù)主要解決以下幾點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題：

1）清潔能源終端設(shè)備數(shù)量眾多，占地廣，終端使用無(wú)線方案，無(wú)線網(wǎng)關(guān)要接收無(wú)線終端的數(shù)據(jù)，并集中發(fā)送給后臺(tái)中心服務(wù)器。

2）無(wú)線網(wǎng)關(guān)同時(shí)還需要將中心服務(wù)器的控制命令、數(shù)據(jù)更新命令發(fā)送到指定的控制終端。

3）無(wú)線網(wǎng)關(guān)既要有傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口，又要有ZIGBEE無(wú)線數(shù)據(jù)接口。

4.技術(shù)原理

無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)由帶ARM主CPU處理器的主板、帶RS485串口、網(wǎng)口、USB接口的主通信板，和ZIGBEE無(wú)線通信模塊組成。

主CPU板負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，與串口、網(wǎng)口、USB接口、無(wú)線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；

ZIGBEE無(wú)線通信模塊通過(guò)RS485串口將數(shù)據(jù)傳入主CPU板，同時(shí)主CPU板也會(huì)將軟件指定的數(shù)據(jù)通過(guò)RS485發(fā)送到無(wú)線通信模塊；

主CPU板與中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信通過(guò)網(wǎng)口進(jìn)行；

主CPU板的配置文件，程序文件，歷史數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口與U盤(pán)等存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行交互。

5.技術(shù)創(chuàng)新特點(diǎn)

本技術(shù)無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)屬于一個(gè)新產(chǎn)品，其無(wú)線模塊通信距離遠(yuǎn)，功耗低，信號(hào)穩(wěn)定，成本低廉。

當(dāng)前市場(chǎng)上的無(wú)線大多使用2G、3G或WIFI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，一個(gè)是成本高，一個(gè)是受無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度的限制。

WIFI網(wǎng)絡(luò)信號(hào)容易受到干擾，而我們使用一種應(yīng)用于工業(yè)無(wú)線組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備ZIGBEE，能夠根據(jù)需要，自動(dòng)組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，價(jià)格比現(xiàn)在的任何無(wú)線組網(wǎng)模式更低，抗干擾性強(qiáng)，功耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，完美解決了市場(chǎng)的需求。

當(dāng)前市場(chǎng)上暫時(shí)沒(méi)有無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)類似概念的產(chǎn)品，通過(guò)我們的無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，使得系統(tǒng)能夠接入的無(wú)線終端的數(shù)量成倍增長(zhǎng)，而費(fèi)用并沒(méi)有提高太多。

無(wú)線通信模塊接收到終端模塊的無(wú)線信號(hào)，將其通過(guò)RS485串口發(fā)送到主CPU板，主CPU板經(jīng)過(guò)處理后，通過(guò)網(wǎng)口將其發(fā)送到中心服務(wù)器，同時(shí)將重要數(shù)據(jù)存入U(xiǎn)SB接口所接的存儲(chǔ)設(shè)備。

當(dāng)網(wǎng)口接收到中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)請(qǐng)求或控制命令，主CPU板中運(yùn)行的處理程序會(huì)第一時(shí)間處理，處理過(guò)的數(shù)據(jù)通過(guò)485串口發(fā)送給無(wú)線通信模塊，再發(fā)送到無(wú)線控制終端；如果中心服務(wù)器需要的是歷史數(shù)據(jù)，處理程序就會(huì)訪問(wèn)USB接口的存儲(chǔ)設(shè)備，將歷史數(shù)據(jù)整理好后通過(guò)網(wǎng)口發(fā)送給中心服務(wù)器。