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上海海
上海海洋大学硕士学位论文
万方数据
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上海海洋大学 硕士学位论文
答辩委员会成员名单
姓名
工作单位
职称
备注
答辩地点
答辩日期
II
基于无线网络的海洋波浪能监测系统设计
摘 要
随着目前世界各国的经济飞速发展,全球对能源的需求日益加大。对环境污 染严重的天然气、石油和煤炭等不可再生的传统能源过度消耗,越来越严重的温 室效应和不断出现的雾霾现象迫使人们急切的寻找开发利用廉价、清洁无污染的 新型可再生能源。地球的表面积51000万km2, 海洋36110万km2,占地球表面积2/3以 上,海洋面积与陆地面积接近7:3的比例。大海不仅为人类提供水源、航运和丰 富的矿物资源,而且还蕴藏着巨大的能量,其中海洋波浪能作为一种新型能源, 具有无污染、储存量丰富等显著优点和巨大的开发利用价值得到世界各国的广泛 关注。
通过对远程监测技术、通信技术、计算机技术和数据处理等关键技术的研究, 结合计算机监控系统的实时性、易维护性、数据自动采集处理以及人机交互方便 等优点,同时考虑到计算机监测系统要依据监测现场的特殊性来开发符合实际现 场环境状况的监测系统,尤其是那些现场环境复杂,无人值守的场合,需要远程 监测终端设备的数据信息等。本文 基于Windows7操作系统,在VB6.0(Visual Basic6.0)开发环境下,利用GPRS无线通信技术,开发一套海洋波浪能发电远程 监测系统。
(1)本系统是基于GPRS和CDMA网络的无线通讯远程数据传输平台,结合 GPRS通讯方式的主要优点以及将CDMA通讯方式作为通信冗余,保证了通信的不 间断和数据交换过程中的安全可靠。
(2)设计了系统的能量管理硬件集成方案和无线数据传输终端,开发了能量 处理流程:发电机输出三相交流电经由整流和滤波处理,得到比较纯净的直流电, 然后对锂电池进行充电之前通过充电控制器的处理,使得13.8V-60V范围内的直流 电可对电池进行充电。锂电池提供的24V直流电可直接供直流负载浮标体使用,也 可以经过逆变器转换成具有额定频率和幅值的交流电供电给交流负载使用。该系 统采用的是GPRS-DTU无线传输设备通过485总线与智能直流电力仪表连接来实现 现场发电装备的数据传输。
(3)系统的数据传输基于Modbus总线协议的通信,对通讯规约和RTU传输方
I
式进行了研究,通过此协议使得无线终端和智能仪表之间完成通讯,并且顺利读
取现场发电机输出的电流数据、电压数据和功率数据。
(4)重点进行了系统监测中心软件的设计。包括:① 基于VB开发环境的特 点和优点,以及VB中提供的通讯控件Winsock来完成网络中两台及以上的计算机之 间的通信;② 系统登陆界面的和监测主界面的设计,在主界面上包含本机IP地址 和端口的设定和显示,历史数据曲线和实时数据曲线显示;③ 如何建立Access数 据库,怎样在VB操作界面上添加ADO控件来访问数据库中的数据以及采用Access 数据库对采集的现场发电设备的数据信息进行存储。
本文设计的基于GPRS无线网络的海洋波浪能监测系统完成了对现场海洋能 发电机发出的电量主要参数(电压、电流、功率)的接收,并通过无线通讯方式 将接收回来的数据传输到学校信息中心,测得海洋环境条件下发电机处于发电状 态时的最佳工作曲线,然后通过对历史数据和实时采集数据的分析,判断现场发 电机的工作状态,并确定了当前需要投入的最佳负载。该系统的开发突破了距离 上的限制,实现了对远程发电设备终端的信息的获取和操作,同时使得管理人员 可以在任何可以上网的地点实时直观的了解现场发电装置的工作状态,而且该系 统具有成本低、结构简单、容易操作等优点。在对从现场采集回来的大量数据进 行计算分析,验证得出此系统具有很好的稳定性和实用性。
关键词:波浪能发电,远程监测,无线通信,数据处理
II
Ocean Wave Energy Monitoring System Design Based On Wireless Network
ABSTRACT
With the rapid development of the world economy, global demand for energy is growing wider. Natural gas、oil、coal and other non-renewable traditional energy excessive consumption, led to serious environmental pollution, greenhouse effect and
emerging haze phenomenon force people eager to find cheap、pollution-free、new、cl
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