風(fēng)光互補物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)大棚安裝與調(diào)試

風(fēng)光互補物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)大棚安裝與調(diào)試

（一）搭建風(fēng)光互補供電系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)以CC2530單片機核心，主要由風(fēng)力發(fā)電機、光伏組件、風(fēng)力控制器、光伏控制器、蓄電池、逆變器和負(fù)載組成。風(fēng)力發(fā)電機將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)由風(fēng)力控制器進行整流和直流變換，得到標(biāo)準(zhǔn)直流電壓給蓄電池充電，最后經(jīng)過逆變器給負(fù)載供電。光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)由光伏控制器進行直流變換，同樣也得到標(biāo)準(zhǔn)直流電壓給蓄電池充電，最后經(jīng)過逆變器給負(fù)載供電。但是，是風(fēng)能和太陽能都具有不確定性的顯著特點，如果需要給用電設(shè)備穩(wěn)定的供電，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電之間如何進行互補，怎樣和蓄電池配合進行充放電是關(guān)鍵問題。本課題基于CC2530單片機進行風(fēng)光互補供電系統(tǒng)設(shè)計，保證溫室大棚供電系統(tǒng)正常。供電系統(tǒng)設(shè)計如圖1所示：圖1供電系統(tǒng)設(shè)計（二）供電系統(tǒng)硬件設(shè)計1.風(fēng)能發(fā)電模塊風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出電能后經(jīng)過風(fēng)能控制器進入電池組，給電池組供電。風(fēng)能充電控制器主要由整流電路、DC/DC模塊組成，整流電路根據(jù)可控性可以分為可控整流器、不可控整流器。本設(shè)計中采用的是不可控的整流器。而DC/DC模塊根據(jù)始末電壓的高低分為降壓BUCK電路，升壓BOOST電路，還有升降壓電路。結(jié)合本設(shè)計的電壓特點，采用的升壓BOOST電路。風(fēng)力發(fā)電機的作用是風(fēng)能、機械能、電能的能量轉(zhuǎn)化，它的效率高低直接影響著整個系統(tǒng)的效率高低。風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電能通過三相不可控的整流電路，將其變?yōu)橹绷?，然后再將直流電通過升壓BOOST電路實現(xiàn)對電壓的升高，并對電池組進行充電。2.光伏發(fā)電模塊根據(jù)風(fēng)光互補整體結(jié)構(gòu)圖，光伏充電模塊是光伏發(fā)光板與蓄電池的中轉(zhuǎn)鏈接點，它的基本功能是將光伏板輸出的電能快速充給蓄電池模塊。光伏充電模塊目前常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是降壓BUCK和升壓BOOST兩種，控制方法常用擾動觀察法、增量電導(dǎo)法等實現(xiàn)對太陽能板的功率跟蹤。在本設(shè)計中，硬件部分采用去電感的光伏充電方式，而軟件的控制方法采用開環(huán)MPPT法。3.蓄電池管理模塊蓄電池管理模塊從功能上主要包括停充控制、充電程度計量、智能放電管理三部分。停充控制:對電池組停充控制主要通過CC2530單片機控制。充電控制器對電池組進行電壓檢測，當(dāng)檢測到的電壓低于浮充電壓，BATproject為高電平，與門產(chǎn)生開關(guān)信號，系統(tǒng)對電池組充電。（三）物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)分為4個子系統(tǒng)：檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、終端系統(tǒng)。（1）檢測系統(tǒng)：檢測系統(tǒng)通過CC2530搭載多種傳感器模塊，對大棚內(nèi)部環(huán)境進行檢測，再利用ZigBee無線技術(shù)將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。傳感器模塊包括空氣溫濕度檢測模塊、土壤濕度檢測模塊、光強檢測模塊、雨滴檢測模塊。CC2530是TI公司專門用于ZigBee組網(wǎng)的硬件模塊，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存、8KBRAM和許多其他強大的功能，可以外接處理多種傳感器模塊。（2）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)通過CC2530搭載繼電器模塊，根據(jù)網(wǎng)關(guān)的指令，對大棚的環(huán)境進行控制。傳感器模塊包括卷簾電機控制模塊、降溫升溫控制模塊、加濕器模塊、水泵控制模塊。（3）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就是網(wǎng)關(guān)，搭載ZigBee協(xié)調(diào)器和ESP8266WiFi模塊收發(fā)數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)理，以串口通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)經(jīng)由WiFi模塊發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)平臺，用戶通過PC或移動終端，隨時隨地查看溫棚環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)，并對受控設(shè)備進行。（4）終端系統(tǒng)：是一個遠(yuǎn)程控制智能化操作系統(tǒng)，采用APP將采集數(shù)據(jù)展現(xiàn)出來，并且可以遠(yuǎn)程控制農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)。系統(tǒng)框架圖如圖2所示：圖2物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)大棚框架圖（四）網(wǎng)關(guān)模塊網(wǎng)電源模塊關(guān)模塊包括CC2530單片機、WiFi模塊、ZigBee協(xié)調(diào)器等。網(wǎng)關(guān)模塊由獨立供電模塊供電，可在室內(nèi)長期使用。網(wǎng)關(guān)模塊的硬件設(shè)計如圖3所示：CC2530``·WIFIZigBeeWIFI圖3網(wǎng)關(guān)模塊硬件設(shè)計（五）檢測模塊檢測模塊包括CC2530單片機、WIFI模塊、傳感器。檢測模塊由獨立供電模塊供電，檢測模塊設(shè)計如圖4所示：電源模塊RF天線CC2530傳感器圖4檢測模塊Reference[1]朱均超,張強,趙巖.基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].中國農(nóng)機化學(xué)報,2018

[2]王茂勵