光伏电站中无线通信网络的设计与实现

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文光伏电站中无线通信网络的设计与实现论文作者：李蓬勃学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：通信与信息系统指导教师：王宝珠职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofEngageCommunicationandinformationsystemDesignandImplementationofWirelessCommunicationNetworkinPhotovol

2、taicPowerStationbyLiPengboSupervisor:Prof.WangBaozhuMay2017摘要随着无线技术的飞速发展，无线通信网络在工业生产中的应用日益广泛。在无线通信网络中，传统的轮询方法具有可靠、稳定的优点，但对于子节点猝发的异常数据不能做到实时监测。目前已有信道竞争接入方法可以实现对信道的紧急征用，但是对数据状态和级别未做明确区分，不能保证异常数据的实时性。将两种方法相结合，糅合其优点，则可以在很大程度上保证系统的可靠性、稳定性和异常数据的实时性。本文以光伏电站为应用背景，研究了适用于工业无

3、线通信网络系统的网络结构和网络调度方法，并以此设计了一种用于远程数据监控的无线通信网络系统。对于光伏电站中无线通信网络的研究设计与实现的具体工作如下：（1）以光伏电站中智能汇流箱与相关逆变器之间的无线通信为应用场景，分析相关技术要求和性能需求，设计了星型网路拓扑结构和网络节点架构方案。（2）通过研究无线通信网络的调度方法，设计通信模型，提出一种保证工业异常数据实时接入信道的自适应退避竞争调度方法。该方法以轮询作为基本通信方式，并设计超帧结构以提供数据接入时隙，同时采用自适应退避竞争的方法避免信道碰撞。通过MATLAB仿真，验

4、证该无线通信网络模型的实时性和可靠性。实验结果表明，异常数据以此方式接入信道具有较高的实时性和可靠性，满足工业对异常数据传输的苛刻要求。（3）对无线通信网络中的软硬件进行设计。硬件部分包括：无线通信网络系统的主、从节点电路板。主从节点板卡采用射频模块RF4463F30进行组网通信。从节点通过CAN、RS485等与设备连接，采集设备数据，并对数据分析。若采集数据异常，采用自适应退避竞争调度方法上传数据；若采集数据正常，则等待主节点轮询上传数据。主节点通过WIFI模块HLK-RM04将数据上传到PC端。PC客户端软件采用MFC框

5、架，应用多线程、Socket、SQLServer等技术实现数据实时监控功能和主从节点远程程序更新功能。应用PC客户端软件测试网络性能。通过对帧延时、帧成功率、入网成功率等数据进行检测，验证了该无线通信网络在实际使用中网络的可靠性高、实时性好且自愈性强。关键字：光伏无线通信网络退避竞争可靠性实时性自愈性IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofwirelesstechnology,wirelesscommunicationnetworkhasbeenwidelyusedinindustrialprod

6、uction.Inthewirelesscommunicationnetwork,thetraditionalpollingmethodhastheadvantagesofreliabilityandstability,butitcannotbeusedforthereal-timemonitoringoftheabnormaldata.Atpresent,thechannelcontentionaccessmethodcanrealizetheemergencyexpropriationofthechannel,butit

7、cannotguaranteetherealtimeoftheabnormaldata.Bycombiningthetwomethodsandcombiningtheiradvantages,thereliabilityandstabilityofthesystemandthereal-timeperformanceoftheabnormaldatacanbeguaranteedtoagreatextent.Basedonthephotovoltaicpowerstationastheapplicationbackgroun

8、d,studythenetworkstructureandnetworkschedulingmethodforindustrialwirelesscommunicationnetworksystem.Onthisbasis,designaremotedatamonitoringsystem