[论文]水质监测装置可持续电源系统的研究

《[论文]水质监测装置可持续电源系统的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、水质监测装置可持续电源系统的研究张从力1，张珏1，杨新丽1，李波2（1.重庆大学自动化学院重庆4000442.内蒙古大学数学科学学院呼和浩特010021）摘要：针对散布在大范围水域中的无线传感器网络节点的供电问题，提出了太阳能电源系统的设计与实现方法。研究的系统主要由太阳能电池、充电控制器和蓄电池等组成。本文通过计算系统所需太阳能电池的功率和蓄电池的容量，使二者相匹配以保证系统的持续运行。为提高太阳能电池的利用效率，还提出了一种改进的扰动观察法来实现太阳能最大功率点跟踪控制。通过合理的硬件设计，实现了太阳能电池最大功率点跟踪和蓄电池充电精确控制。关键

2、词：水质监测；光伏电池；蓄电池；充电控制器；MPPT中图分类号：TK514文献标识码：AResearchofSustainablePowerSupplySystemForWaterQualityMonitoringDeviceZHANGCong-li,ZHANGJue,YANGXin-li,LIBo(1.SchoolofAutomation,ChongqingUniversity,Chongqing,400044,China2.SchoolofMathematicalSciences,InnerMongoliaUniversity,Hohhot,01

3、0021,China)Abstract:AimingatthepowersupplyproblemofWirelesssensornetworknodesinLarge-scalewater,amethodofdesigningasolarpowersupplysystemwaspresented,mainlyincludingthephotovoltaicarray,chargecontrollerandstoragebattery.MatchthecapacityofbatterypackwiththeratingpowerofPVarrayby

4、meansofcalculationtomakesurenon-stoprunningofsystem.Thispaperalsoproposedanimprovedperturbandobservemethodsothattheutilizationefficiencyofthephotovoltaiccellcanbeimproved.ThePVarrayoutputitsmaximumpowerandstoragebatterywascontrolledaccuratelythroughtherationaldesignofhardware.K

5、eywords：Waterqualitymonitoring;Photovoltaiccells;Storagebattery;ChargeController;MPPT1引言无线传感器网络是由大量低成本且具有传感、数据处理和无线通信能力的传感器结点自组织构成的多跳网络。在对水质监测时，各类传感器被放置大范围水域中，整个网络由成千上万个传感器节点构成。传感器节点主要由传感器模块、微控制器模块、无线收发模块和电源模块四个模块组成。节点框图如图1所示。无线传感器网络节点的电源问题是无线传感网络生存周期长短的关键。由于传感器节点数量多、分布区域广，而且有些

6、区域甚至人员不能到达，通过更换电池的方式来补充能源是不现实的。图1无线传感网络节点结构图图2电源系统结构图太阳能具有传输方便、无污染、取之不竭、无人值守、规模大小随意和无需架设输电线路等方面的强劲优势[2]，这些优点都是常规发电和其它供电方式所不及的。鉴于太阳能的以上优点，本文提出了一种基于太阳能的能量供给系统。太阳能光伏发电系统是利用光伏电池将太阳能转换为电能的供电系统。太阳能光伏供电系统由太阳能光伏阵列、控制器和蓄电池以及外围设备等构成。光伏电池阵列接收来自太阳的辐射能经过充电控制器，将产生的电能储存在蓄电池或供给直流负载，蓄电池则用于当天气原因

7、使太阳能电池不能供电时或电能不足时供负载使用。电源系统的结构如图2所示。2蓄电池和光伏电池容量确定2.1确定蓄电池类型和容量早期的光伏电站所用的蓄电池，一般为开口式铅酸蓄电池。由于开口式铅酸蓄电池存在着需要定时加酸加水维护、酸液污染环境等缺点，不适于无人值守站使用且不利于环保。本系统采用阀控式铅酸蓄电池，它不仅具有转换效率高、循环寿命长、端电压高、容量大等特点，而且还具备防酸、隔爆、消氢和耐腐蚀的性能。需要的蓄电池容量计算如下：(1)式(1)中，为蓄电池容量；K为安全系数，一般取1.25；为传感器节点的日平均耗电量；为温度修正系数；D为最长连续阴雨天

8、数；C为放电容量系数，铅酸蓄电池取0.75。假设系统中的日耗电量为0.48Ah，取1.2，最长连续阴雨天数取