无线传感器网络在风力发电中的应用研究.pdf

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1、无线传感器网络在风力发电中的应用研究朱正伟，等无线传感器网络在风力发电中的应用研究ResearchOnAppIicatiOnofWireIessSensOrNetwOrkinWindPowerGeneratiOn笨盘伟1陈客吏1互舆记2朱震阳3(常州大学信息科学与工程学院1，江苏常州213l“；常州信息职业技术学院自动控制工程系2。江苏常州213164；华中科技大学电子与信息工程系3，湖北武汉430074)摘要：为解决风力发电场中现有测控方法存在的成本高、维护难等问题，通过对无线传感器网络和风力发电场特点进行研究，设计了一种基于无线传感器网络的传输平台。该平台使用基于zigBee技术的C

2、C2420芯片进行数据传输，并利用0PNET软件对其网络传输特性进行网络仿真。仿真结果有力地证明了无线传感器网络应用于风力发电场的可行性，该网络平台能够很好地完成风力发电场的数据检测和数据传输任务。关键词：新能源风力发电无线传感器网络无线传输zigBee网络仿真中图分类号：TP212文献标志码：AAb枘ct：IIl诵ndf抽n，小edi出antag皓0fexisdIlgme晒u碍哪吐粕dcontrol嘣110dsa陀in11i曲c08t趴ddi伍cuhyfbrmainteⅢ愀．枷r唱altllepmble啮iIlme够urer舱m，co叻darIdda上a呦i∞i∞0fwindp咧盯ge

3、仳rati帆，tIlluugll嗍rchillg试陀l嘲sen∞r眦twork龃dtl增fiatIⅡ鹄0fwilldf豳，tIletra枷鹪i∞pk缸豳based叩wirele鹤sensor舱呻ofkisde8i缈ed．By8ck删119z唔B∞-bBsedclIipcC24∞，tIledatatramIIli鼹i蚰isirnple啷nced；舳dthe锄￡ure0ftra岫misBion0ftIle船晰缺issj脚latedwitII“hva陀饼’NELn地si眦lati∞蜮湖tBv凹毋the硒ibilityof印pIyiIlg池le姻跎哪rⅢ蚋vDfkiIlwiIld虹．Them蚋帅

4、rkplatfb咖啪weUc(mIpletedatadetecdon“data仃aIlsmis8i∞ta$kiII试ndf抽n．Keywords：Newenergy陀80urce8Windpowergene嘶onWireless盼n∞rnetwarkWirele驰妇璩lIIiBsj∞ZigBeeN咖orkgiml】Iati∞0引言风能作为一种清洁能源，已经受到人们的广泛关注；而在风力发电成为新兴产业的同时，风力发电场测控的重要性也日益突显。目前，有相当数量的风力发电场应用有线网络方式进行测控。该方法存在方式铺设难、维护困难的问题⋯。虽然近期出现了一些基于通用分组无线服务(ge舱ralpa

5、cktetradioservice，GPRs)的测控方式Bj，但由于GPRs的资费相对较高以及覆盖不广泛等原因，导致该服务不能彻底地解决高投入的难题。因此，低成本、高速率的无线传输将是未来风力发电场测控发展的趋势。无线传感器网络(wirelesssensornetwork8，wsN)是20世纪90年代在美国发展起来的一项集传感器、微处理器和无线通信技术于一体的新的信息获取和信息处理技术。随着硬件开发平台和仿真工具的出现，WSN的研究得到了长足的发展口1，特别是在Zi班ee技固家科技型中小企业技术创新基金资助项目(编号：∞a6恐3208878)；常熟市科技攻关基金资助项目(鳊号：cG，口0

6、0901)。修改稿收到日期：201l—03一ll。第一作者朱正伟(1963一)，男，2∞6年毕业于南京理工大学测试计量技术厦仪嚣专业．获博士学位，教授；主要研究方向为测控系统和智能仪嚣。术发展起来以后，其在通信协议的分层和网络节点的设计、无线通信协议栈、同步和定位中间件、数据融合、低功耗和高安全性设计等技术研究方面又取得了突飞猛进的发展。随着WSN的进一步发展，它在工业和人们的日常生活中的应用将更加广泛‘41。1总体设计本课题研究了一种应用在风力发电场的wSNbl，采用2．4GHz免费通信频段的zigBee技术进行无线通信。WSN的节点被设计成两种节点，一种是普通的传感器节点。主要负责原

7、始数据的采集处理以及数据的收发；另一种是具有增强功能的传感器节点，除了负责数据的采集处理以外，还要收集普通节点数据并将其发送到主机旧1。任意一个节点都主要由传感器模块、数据处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四个部分组成，其结构示意图如图l所示。传感器模块主要负责风力发电机的信息采集和数据转换；数据处理器模块负责控制整个传感器节点的操作；无线通信模块负责与其他传感器节点以及主机进行数据传输，交换控制消息和收发数据；能量供应模块为传