一种基于ZigBee的风资源监测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ZigBee的风资源监测系统和方法，包括风速监测模块和上位机，风速检测模块和上位机通过串口进行通讯；风速检测模块包括采集发送端和协调器，采集发送端包括多个具有ZigBee功能的风速监测节点，分布在所述风电场中，各个风速监测节点采集的风速数据通过ZigBee的无线通讯协议发送到协调器，协调器通过串口将收到的风速数据发送到上位机。本发明专利技术很好的弥补了孤立气象站采集数据地理覆盖度小的问题，可以得到较为全面的环境数据，为风能的使用分析提供了一定的基础，对于风电站的环境评估机油很好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee的风资源监测系统和方法
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种基于ZigBee的风资源监测系统和方法。
技术介绍
随着发展中煤、石油、天然气等化石燃料的逐渐减少，加之对环境保护要求的增强，人们在努力寻找各种各样能替代化石燃料的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能是目前最有发展前景的一种新型能源，它是取之不尽用之不竭的能源，还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。风能的利用，从风车到风力发电，证明了文明和科学的进步。随着全世界化石能源价格的上涨，风电以其远低于太阳能、生物质能等其它可再生能源的发电成本成为替代化石燃料发电的首选，其对环境保护也有很大的帮助。地球上的风能资源非常丰富，为了更好地利用风资源，对风资源的监测就显得尤为重要了。传统的风资源监测方法有测风塔、测风仪等等，但这些方法的灵活性不高，且成本普遍较高。基于此,本文提出一种基于ZigBee的风资源监测方法并研究其具体系统的实现。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一种低速短距离传输的无线网络协议,主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee的主要特点有低功耗、低成本、时延短、网络容量大、可靠性强的、安全等特点，同时，ZigBee技术还有自组织网的能力。这些特点表明ZigBee技术非常适合于大面积风资源的监测，不仅能充分发挥自身优势，还能有效弥补了测风塔测量和测风仪测量等方式的缺点。风电场的面积都相对较大，从成本考虑，用测风塔来测量各个位置的风速大小显然是不现实的。如今，为了监测风电场的风力资源，一般都是在几个关键位置建立测风塔，并以测风塔测得的数据来分析风电机组处的风速值，称之为测风塔外推法。显然，这种方式在整个风电场的风资源的监测方面还是存在者明显的缺陷。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于ZigBee的风资源监测系统和方法，通过分布在风电场环境中的ZigBee风速监测节点采集到的信息，得到整个风电场各个位置的风速大小，更加全面地覆盖大面积风资源监测区域，很好的弥补孤立气象站采集数据地理覆盖度小的问题，得到较为全面的环境数据。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于ZigBee的风资源监测系统，包括风速监测模块和上位机，其特征在于，所述风速检测模块和所述上位机通过串口进行通讯；所述风速检测模块包括采集发送端和协调器，所述采集发送端包括多个具有ZigBee功能风速监测节点，分布在所述风电场中，所述各个风速监测节点采集的风速数据通过ZigBee的无线通讯协议发送到所述协调器，所述协调器通过串口将收到的所述风速数据发送到所述上位机。优选地，所述风速监测节点包括多个风速传感器、多个处理模块、多个发送模块，所述风速传感器采集所在位置的风速数据，所述风速传感器得到的数据经由所述处理模块后，添加所在的地理坐标信息后由所述发送模块发送出去。优选地，所述协调器包括天线、接收模块和处理模块，所述协调器天线接收到网络中的数据后，经过所述接收模块和所述处理模块进行汇总处理后使用串口发送至所述上位机。优选地，所述风速监测节点可以在电场中移动，根据实际风电场的需求而改变测量位置。一种基于ZigBee的风资源监测方法，其特征在于，包括如下步骤：通过分布在风电场中的多个风速监测节点采集所在位置的风速数据，并添加所在地的地理坐标信息；根据采集到的所述风速数据和所述坐标信息，利用插值的方法外得到各个风电机组处的风速大小，得出整个风电场各个位置的风速大小。优选地，所述风速监测节点根据风电机组的位置进行布置，覆盖整个风电场。优选地，所述风速监测节点的数量可根据需要增加或减小。优选地，所述插值方法为二元函数的拉格朗日插值方法。如上所述，本专利技术的一种基于ZigBee的风资源监测系统和方法，很好的弥补了孤立气象站采集数据地理覆盖度小的问题，可以得到较为全面的环境数据，更加全面地覆盖了大面积风资源监测区域，分析得到的风资源信息较传统方式更为准确，为风能的使用分析提供了一定的基础。无论是对于已建成的风电站，还是对将要修建的风电站的环境评估，这种方法都会有很好的应用。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的基于ZigBee的风资源监测系统组成示意图。图2是本专利技术的一个较佳实施例的基于ZigBee的风资源监测系统风速监测模块组成示意图。图3是本专利技术的一个较佳实施例的基于ZigBee的风资源监测系统协调器组成示意图。图4是本专利技术的一个较佳实施例的基于ZigBee的风资源监测系统拓扑图。图5是一个较佳实施例的基于ZigBee的风资源监测方法流程示意图。具体实施方式如图1所示，一种基于ZigBee的风资源监测系统，包括风速监测模块1和上位机2，风速检测模块1和上位机2通过串口进行通讯；所风速检测模块1包括采集发送端10和协调器12，采集发送端10包括多个风速监测节点11，分布在风电场中，各个风速监测节点11采集的风速数据通过ZigBee的无线通讯协议发送到协调器12，协调器12通过串口将收到的风速数据发送到上位机2。上位机2根据采集到的风速数据和相应的坐标信息，利用插值的方法外推出各个风电机组处的风速大小，进而得到整个风电场各个位置的风速大小。因为基于ZigBee的风资源监测系统采样的坐标明显较其它方式多，所以对整个风电场的风资源监测和预测就能够更加准确。如图2所示，风速监测节点11包括多个风速传感器111、多个处理模块112、多个发送模块113，风速传感器111采集所在位置的风速数据，风速传感器111得到的数据经由处理模块112后，添加所在的地理坐标信息后由发送模块113发送出去。如图3所示，协调器12包括天线121、接收模块122和处理模块123，协调器天线121接收到网络中的数据后，经过接收模块122和处理模块123进行汇总处理后使用串口发送至上位机2。使用ZigBee对风电场中目标位置处风速进行监测时，可以投放大量的具有ZigBee功能的风速监测节点来尽可能地覆盖整个风电场，这样在用采集到的数据进行处理外推来得到整个风电场的风资源数据时就能够更加准确。同时，由于风速监测节点移动较为方便，测量位置可以根据实际风电场的需求而改变，所以具有更好的灵活性。如图4所示是基于ZigBee的风资源监测系统在风电场环境中的拓扑图，图中圆圈形状点表示具有ZigBee功能的风速监测节点，而雪花形状点则表示风电机组(本例暂时只描述8个ZigBee风速监测节点和9个风电机组的情况)。在风电场中，使用的ZigBee风速监测节点数量越多，分配越合理就能够满足尽可能覆盖风电场的要求，这是传统建立测风塔的方式所不能满足的。同时，ZigBee的自组网的特点也使得基于ZigBee的风资源监测系统更加灵活。实际风电场中，可以根据需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee的风资源监测系统，包括风速监测模块和上位机，其特征在于，所述风速检测模块和所述上位机通过串口进行通讯；所述风速检测模块包括采集发送端和协调器，所述采集发送端包括多个风速监测节点，所述风速监测节点具有ZigBee功能，分布在所述风电场中，所述各个风速监测节点采集的风速数据通过ZigBee的无线通讯协议发送到所述协调器，所述协调器通过串口将收到的所述风速数据发送到所述上位机。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee的风资源监测系统，包括风速监测模块和上位机，其特征在于，所述风速检测模块和所述上位机通过串口进行通讯；所述风速检测模块包括采集发送端和协调器，所述采集发送端包括多个风速监测节点，所述风速监测节点具有ZigBee功能，分布在所述风电场中，所述各个风速监测节点采集的风速数据通过ZigBee的无线通讯协议发送到所述协调器，所述协调器通过串口将收到的所述风速数据发送到所述上位机。2.如权利要求1所述的基于ZigBee的风资源监测系统，其特征在于，所述风速监测节点包括多个风速传感器、多个处理模块、多个发送模块，所述风速传感器采集所在位置的风速数据，所述风速传感器得到的数据经由所述处理模块后，添加所在的地理坐标信息后由所述发送模块发送出去。3.如权利要求1或2所述的基于ZigBee的风资源监测系统，其特征在于，所述协调器包括天线、接收模块和处理模块，所述协调器天线接收到网络中的数据后，经过所述接...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪宁渤，马明，曹银利，沈润杰，何斌，马彦宏，张健美，周强，赵龙，王明松，吕清泉，王定美，陈钊，张艳丽，
申请(专利权)人：甘肃省电力公司风电技术中心，同济大学，国网甘肃省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62