近年来，跟着煤炭、石油和天然气等资源的干涸以及环保要求的不断提高，国际社会开端激烈重视动力危机和温室气体排放带来的全球气候变暖问题。风能和太阳能作为最为抱负和最有潜力的清洁动力得到了越来越多的重视和研讨，这两种动力都是低密度动力，将两者结合起来构成风景互补电站，按照合理的容量装备互补运转并设备适宜的蓄电池组进行能量存储和负载的均衡，则能够使二者的缺点得以均衡，得到电源输出安稳、性价比高、运用灵敏动力。但因为风能、太阳能存在能量密度低且随机性强的特色，所以为了取得更多的电能，风景互补发电站一般都架设在比较偏僻的开阔地带，这就对电站的监控提出了新的要求，而GPRS无线通讯技能的开展，为完结电站长途监控供给了或许。
1 风景互补电站的作业原理
风景互补电站一般由多个子站组成，如图1所示，每个子站首要由“组织设备”和“能量操控”两部分组成。其间，风景互补发电组织设备由风力发电机、太阳能电池板和衔接设备等构成;风景互补发电能量操控部分由蓄电池组、DC/DC变换器、逆变器和操控器等组成。为了获取更好的发电作用，需求依据光伏发电与风力发电体系实践运转状况及负载和蓄电池电压电流改变状况，完结对风景互补发电运转形式的调理，实时检测体系各参数，当出现异常的状况时能及时宣布报警信号。
2 监控体系体系作业原理
风景互补电站长途监控体系如图2所示，由ZigBee网络、嵌入式网关、长途PC拜访操控端和用户手机客户端组成，其间，ZigBee网络由多个节点组成，包含电站所在地风速、风向、温湿度等环境量测验节点，风力机发电电压电流、太阳能电池板的电压电流、蓄电池的电压电流监测节点;以及风力机操控继电器节点，这些节点与和谐器构成Zig Bee网络，完结数据的无线传输，一起与长途计算机选用GPRS通讯办法。ZigBee网络的和谐器经过串口将数据上传到嵌入式网关，嵌入式网关经过GPRS模块和监控计算机以及用户手机服务端通讯。
3 风景互补监控体系硬件规划
3.1 ZigBee网络节点
ZigBee网络节点是监控体系的要害节点，网络节点选用模块化规划，首要由电源模块、传感器模块、处理器模块和无线通讯模块组成，其详细结构如图3所示，电源模块担任为节点供电，供给各部分运转所需的电量;传感器模块担任收集电站论述信息并做必定的数据转化;处理器模块担任对整个节点进行操控和办理;无线通讯模块担任节点之间按必定的通讯协议彼此通讯。
网络节点的微处理器选用TI公司无线通讯芯片CC2530，担任驱动传感器以及数据的接纳和发送。无线射频模块选用外接型鞭状天线增强信号的强度。传感器模块对电站周围环境的温湿度、光照度、风速风向、电池板的电压电流等状况数据的收集，电源模块将为体系供给体系所需电压。和谐器作为无线传感网络中最为特别的节点，首要担任ZigBee网络的树立保护、分配网内地址、操控终端节点参加等作业，硬件规划和网络节点相似，也是挑选CC2530为操控芯片的无线射频单元，经过Zigbee射频模块与其它节点构建成Zig bee网络。
TI公司的CC2530芯片是一款彻底兼容8051内核的单片机，支撑IEEE802.15.4无线通讯协议，最大具有256 KB的可编程FLASH容量，12个10位精度的A/D转化通道，21个双向的I/O端口，该款单片机能满意Z?Stack运转内存容量的要求。合作TI公司供给的Z—Stack协议栈软件，能够方便快捷地完结监控体系体系的开发。以CC2530芯片为中心构成的Zi gBee模块，经过不同的软件装备能够在ZigBee网络中扮演不同的人物，成为和谐器节点、终端节点。
3.2 嵌入式网关
嵌入式网关是监控体系另一要害节点，电站监控体系经过它能够与依据IP的主干网络进行通讯，如图4所示，既是网络衔接设备，也是无线传感网络中的会聚点，能够完结数据的转发。一方面，经过串口通讯的办法和和谐器通讯，获取各节点收集到的电站参数并存储到数据库中，一起将操控指令发送到和谐器，传到各操控节点，完结对风机的操控。另一方面，嵌入式网关能够经过GPRS通讯模块接入GPRS网络，完结与长途监控计算机通讯。
网关中心处理器挑选三星公司的S3C2440A芯片，是一款依据ARM920T内核的高功能的16/32位RISC处理器，具有独立的16 kB指令缓存和16 kB数据缓存。S3C2440A处理器支撑大/小端存储形式，总共有8个BANK，每个BANK地址空间为128 MB，寻址空间达1 GB，并且支撑NOR FLASH或NANDFLASH等引导办法，其功能安稳、功耗低、高速的数据处理才能使其十分适用于对功耗和本钱比较灵敏的运用场合。
GPRS模块选用了SIMCOM公司的SIM900A，该模块体积细巧，功能杰出，内嵌TCP/IP协议，扩展的TCP/IP AT指令让用户能够简单的运用TCP/IP协议，并且在数据传输方面运用广泛，主串口和调试串口能够协助用户轻松地进行开发运用。GPRS模块经过接口外接SIM卡卡座，接入GPRS网络，完结点对点数据传输，与长途监控PC通讯，完结对电站的监控。
4 监控体系的软件规划
监控体系软件规划首要包含网络节点程序规划、和谐器程序规划、网关程序规划以及PC端监控软件规划四部分。网络节点担任收集风景互补电站的相关技能参数信息并将数据转送给和谐器，首要担任与和谐器树立网络、接纳操控指令、发送数据参数，程序流程图如图5所示。和谐器程序担任构建Zigbee网络一起完结与网关的通讯，承受嵌入式网关发来的指令并向相应的网络节点通讯，程序流程图如图6所示。
4.1 网关操控程序规划
因为μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作体系具有免费运用开放源代码!内核代码小等许多长处，因而网关运用程序以μC/OS-Ⅱ操作体系为渠道进行相应软件的开发。网关操控程序首要完结初始化体系及GPRS模块，并按照通讯协议接入GPRS网络，与PC及通讯握手，接纳PC监控端或手机客户端发来的信息，并剖析信息内容。依据指令解析成果，将操控指令发送给ZigBee网络和谐器。
网关操控主程序流程图如图7所示，首要进行初始化，经过GPRS模块接入GPRS网络，然后发动TCP衔接，与PC机通讯，接纳来自PC监控端的指令并剖析处理。网关剖析处理指令的进程实践上便是处理字符串的进程，选用字符串函数对收到的指令进行比较，看看内容是不是契合某种格局，然后确认指令内容。在剖析指令之后，对指令进行相关操作。
如是检查电站状况参数指令，则调用子程序收集状况参数信息，并经过AT指令发回给PC监控端，如是操控指令则将对应的指令代码写入到相应的文件中，等候网关的其他程序来读取指令并将指令发送给ZigBee和谐器，ZigBee和谐器再把指令发给操控节点完结对电站的操控。
4.2 监控端程序规划
PC端监控软件完结人机对话一起也完结与GPRS模块树立通讯联系，完结对电站运转监控。用户界面部分选用MFC结构依据Dialog完结，监控程序在Visual BasiC6.0开发环境下编写，选用Winsock控件接纳长途数据，无需了解TCP或底层winsock API函数，经过设置Winsock控件的特色和调用该控件的办法，就能够衔接到长途计算机并进行双向数据交换，并将数据存放在数据库中。图8为编号为FGDZ002风景互补电站的实时监控界面，监控软件能够依据电站编码检查各电站的实时数据，一起还能够发送长途指令对电站进行操控，一起还能够检查历史数据。
5 定论
依据风景互补电站的特色，提出了依据Zigbee和GPRS通讯的风景互补电站长途监控的计划，使用Zigbee构建现场监控网络，选用TCP/IP协议完结依据GPRS网络的无线数据的传送，完结对电站的长途监控，在试验进行模拟试验，从图8监控数据能够看出，当时试验状况下，有日照，且风速到达风力发电机的发动风速，风景互补电站发电，总发电功率略高于负载功率，在向负载供电的一起，还对蓄电池进行充电。由此可见，该监控体系能够实时把握电站运转状况信息，并且还能够直观显现运转数据或曲线，并可及时采纳相应的电站运转操控战略。实践证明，该体系运转安稳，具有较强的推广运用价值。
