光伏储能电动汽车充电站的监控系统研究

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1、光伏储能电动汽车充电站的监控系统研究[导读] 引言近年来，寻找可再生清洁能源成为人们研究的焦点，电动汽车的应用也是其中一个重要方面。之前的电动汽车充电站多为电力系统直接供电，本文采用光伏这一新能源对其供电，既节约能源，又为未来智能电网的建设奠定基 引言近年来，寻找可再生清洁能源成为人们研究的焦点，电动汽车的应用也是其中一个重要方面。之前的电动汽车充电站多为电力系统直接供电，本文采用光伏这一新能源对其供电，既节约能源，又为未来智能电网的建设奠定基础。为保证未来高速公路上电动汽车光伏储能充电站的安全和智能运行，需要建立起完善的光伏储能电动汽车充电站监控系统。嵌入式技术经过近些年

2、的发展，已经在各个领域得到广泛的应用。尤其是网络技术的快速发展，为以数据采集、信息处理、远程传输和终端监控为核心的实时智能监控系统的开发提供了强大的技术保障。传统的监控系统都是采用有线方式将监测数据传送到远程监控中心，布线困难，耗费人力、物力及财力。本文设计了基于ZigBee和4G移动网络的电动汽车光伏储能充电站的在线监控系统。ZigBee技术的特点是：通信距离近、功耗低、传输速率较低、节点成本低、协议复杂度低并且能够自组网，在无线定位和数据传输等领域有明显优势。1光伏储能及电动汽车充电站监控系统1.1光伏储能充电站整体框架参考文献介绍的光伏储能电动汽车充电站是光伏与电网协

3、调配合对电动汽车进行充电。电站在使用清洁能源对电动汽车充电的基础上，可与电网协调、配合，实现“削峰填谷”的作用，符合智能电网的要求。本系统是依据参考文献优化后的光伏并网运行的充电站设计，整体框架如图1所示。1.2充电站监控系统的整体设计系统网络采用分布式部署方式，即在充电站内建立站内控制中心，通过ZigBee将相关数据传递给监控中心，由监控中心统一管理、发布。光伏储能电动汽车充电站监控系统的网络结构分为三层，结构图如图2所示。第一层为远程监控中心，包括数据服务器、Web服务器和监控主机等设备;第二层为监控工作站，包括数据处理和数据传输模块;第三层是充电站的各监控终端子系统，

4、包括配电监控、充电监控、烟雾监视、温湿度监测和视频监视等监控子系统。视频监控子系统直接与监控工作站相连，其他的子系统均采用ZigBee的方式间接地与工作站连接。监控工作站将采集到的数据处理后，利用移动无线网络将数据传输到中央监控管理系统，实现对整个充电站的数据汇总、统计、故障显示和监控。1.3监控系统的功能充电监控系统由一台或多台工作站或服务器组成，当充电站的规模较小、充电机数量不多时，采用单台监控工作站即可满足监控要求;当充电站的规模较大、充电机数量较多时，可以采用两台或两台以上监控工作站。充电监控功能是整个充电站监控系统的核心功能，监控系统监控所有充电机的运行数据、故障

5、报警信号，以及所有充电电池组的单体电池电压和温度，并提供充电机远程控制功能，设置运行参数、参数编号及充电容量等数据;同时监控开关机，修改电池管理系统，保证充电站正常运行。2监控系统的硬件设计2.1监控工作站的硬件设计主控模块采用FS4412核心板，主要由CPU(EXYNOS4412)、内存(4个DDR3，每个256MB)、EMMC、PMU(TPS65910A3，电源管理芯片)及其他外围电路组成。Samsung公司研发的嵌入式微处理器EXYNOS4412是一款基于ARMv7指令集的Cortex—A9核的4核32位RISC微控制器，主频最高支持1.4GHz。EXYNOS4412

6、芯片包含很多强大的硬件编解码功能，内建MFC，支持MPEG-1/2/4、H.263及H.264等格式视频的编解码，支持模拟/数字TV输出。该处理器具有功耗低、实时性快、性价比高等优点，特别适用于对成本要求低、处理速度快的应用领域，如工业控制行业，电子、通信、医疗机械、多媒体、安全消防、车载电子、金融行业、消费类电子、手持终端、显示控制器、多媒体教学等领域。监控工作站系统硬件结构图如图3所示。2.2数据采集模块的硬件设计数据采集模块在硬件结构上分为三部分，分别为传感器模块、数据处理发送模块和电源模块。其中，数据处理发送模块是数据采集模块的核心，包括了处理器和无线发射器。现在的

7、数据处理发送模块设计主要分为两类，一种是将处理器芯片与无线发射芯片分开设计，另一种是将两者集成在一个芯片上。将处理器芯片和无线发射芯片分开的设计方法的优势在于，可以选用更为专业的处理器芯片，芯片的功能比较强大，实现的功能比较多，但是这种设计方式会造成功耗和制造成本的增加，并且整个电路及其布线较为复杂。针对第一种设计带来的负面影响，本系统选择TI公司为ZigBee协议量身定做的CC2530芯片作为处理发送模块，集成符合2.4GHzIEEE802.15.4的无线收发器。它能够以很低的成本建立功能和规模强大的网络节点。C