LTE物理层分组头；TD-LTE数据链路层56负责根据光照和输出功率数据传输方向对接受的数据进行去除或添加TD-LTE数据链路层分组头JD-LTE网络层57负责根据光照和输出功率数据传输方向对接受的数据进行去除或添加TD-LTE网络层分组头。
[0023]ZigBee数据的数据帧包括应用层分组头、网络层分组头、MAC层分组头、物理层分组头和有效载荷，有效载荷包括用来标识所传送数据是光照还是输出功率的标识(I或2)和具体数值。TD-LTE数据的数据帧包括网络层分组头、数据链路层分组头、物理层分组头和有效载荷，有效载荷包括用来标识所传送数据是光照还是输出功率的标识(I或2)和具体数值。
[0024]本实用新型工作时，具体按以下步骤实现光伏电站的智能监控:
[0025]步骤1:光伏电站现场光照和输出功率数据由终端I节点负责采集，终端I相互之间不直接连接。由于光照和输出功率不会突然变化，所以终端I分时间段采集光照信息和输出功率信息，即每隔一分钟采集一次光照，再隔一分钟采集输出功率数据，以2分钟为周期循环采集。在采集到的光照与输出功率的的有效数据内分别加上标识1，2后立刻传送给路由2节点或者协调器3。路由2节点安排在正六边形的中间，光照和输出功率数据由终端I节点传送到路由2节点，路由2节点之间按最短路径原则连接到协调器3，负责将本正六边形范围内的终端I采集到的光照和输出功率信息或者由下一级路由2传送过来的光照和输出功率数据传送到协调器3 ;协调器3负责组建网络以及负责组建整个网络与外界的通讯，被安装在控制器4上并与路由2节点或者终端I节点直接相连，接受其传输过来的数据。如果终端I节点与协调器3直接相连，则直接传送光照、输出功率信息至协调器3 ;若终端I节点没有与协调器3相连，则经过一个或多个路由2节点路由至协调器3，这样组网有效地减少了信息传送时的跳转次数，避免了信息的丢失。
[0026]步骤2 =ZigBee网络31将收集到的光照和输出功率数据由协调器3发出，由ZigBee/TD-LTE网关5的ZigBee模块6负责接收。光照和输出功率信息从ZigBee模块6的最高层ZigBee应用层54开始去除ZigBee应用层分组头得到ZigBee网络层53数据帧、去除ZigBee网络层分组头得到ZigBee MAC层52数据帧，去除ZigBeeMAC层分组头得到ZigBee物理层51数据帧、去除ZigBee物理层分组头得到ZigBee无线网络31要传输的数据；随后，ZigBee物理层51将最后的数据帧通过串口传给过渡层50，过渡层50对所得数据进行分解和重组，得到新的有效数据。然后将此数据通过串口传送到TD-LTE模块8。在得到包含全部信息的数据后，TD-LTE模块8对数据进行再次封装，过程如下:
[0027]1、添加TD-LTE模块物理层分组头，得到TD-LTE模块数据链路层56的数据帧。
[0028]2、添加TD-LTE模块数据链路层分组头，得到TD-LTE模块网络层57的数据帧。
[0029]3、添加TD-LTE模块网络层分组头，得到可以再4G网络9传输的数据帧。
[0030]4、最后将经过ZigBee/TD-LTE网关5拆解和封装的信息传入4G网络9。网关的处理将数据处理的过程分开，有利于数据处理得有序性和可靠性，同时TD-LTE技术拥有高数据传输率，不会造成数据在网关处的拥堵现象。
[0031]步骤3:传入4G网络9的光照和输出功率信息根据需要分别传给移动端13供移动端查看和反馈以及传给管理存储端12进行处理，识别和存储。目前由于4G网络9是针对手机的网络，而管理存储端12大多为工业计算机，所以只需要在管理存储端安装4G适配器便可使用4G网络9，这样不仅可以拥有有线传输数据的优点，而且可以避免复杂的布线。
[0032]步骤4:管理存储端12存有根据当地往年光照绘制出的不同光照和温度下的P-V曲线，即输出功率和电压曲线。管理存储端12对由4G网络9传回的光照和输出功率数据进行有效内容提取，根据标识I或者2类区分光照与输出功率信息后，与存储端存储的数据曲线对比.如果现场收集到的一定光照下的输出功率与给定值的误差小于一个误差定值，则将光照和输出功率信息存储到管理存储端12的存储区。如果分析发现输入的电压在此光照下，输出功率偏离最大功率点时，管理存储端12根据所采用的控制算法，通过4G网络9向ZigBee/TD-LTE网关5的TD-LTE模块8发出输入电压调整指令，指令中包含了如何调整输入电压的信息以及所需要调节的某些光伏电池的位置(以电导增量法为例，当管理存储端12接受的某光照强度下的电池输出功率低于该光照强度下的经验最大功率，则判断此时现场的P-V曲线导数，如果导数大于0，则发出增加输入电压的指令，如果倒数小于0，则发出减少输入电压的指令)。
[0033]TD-LTE模块8接收到来自4G网络10的输入电压调整指令后，剥除TD-LTE网络层分组头得到TD-LTE数据链路层56的数据帧、剥除TD-LTE数据链路层分组头得到TD-LTE物理层55数据帧、剥除TD-LTE物理层分组头得到只包含有效载荷的数据帧。TD-LTE物理层55将最终的数据通过串口传送给过渡层50，过渡层50对数据重新整理及转换通过串口传间数据送到ZigBee模块6，ZigBee模块6对传来的数据进行处理如下:
[0034]1、添加ZigBee物理层分组头得到ZigBee物理层51数据帧；
[0035]2、添加ZigBee MAC层分组头得到ZigBee MAC层52数据帧；
[0036]3、添加ZigBee网络层分组头得到ZigBee网络层53数据帧；
[0037]4、添加ZigBee应用层分组头得到ZigBee网络层53数据帧；
[0038]然后，ZigBee模块6将封装完成的信息传送给协调器3，协调器3再将信息传送给控制器4，控制器4根据指令内容找到需要调整的光伏电池的位置，再根据内容调整输入电压，解决现场异常情况。由于4G网络9和TD-LTE技术的实时性，该系统实现了控制器的远程实时操作。
[0039]步骤5:之后，管理存储端12继续监测由ZigBee/TD-LTE网关5传回的数据，如果传回的光照与输出功率符合管理存储端12存储的P-V曲线，则将正常值存储；若还是偏离正常值，则继续步骤4直至正常。
[0040]步骤6:移动端13想要随时观测光伏现场光照和温度参数时，或对现场光照或者温度参数进行改变时，只需要通过4G网络9发送指令到ZigBee/TD-LTE网关5，指令的处理及传输过程如步骤4。
【主权项】
1.一种基于ZigBee/TD-LTE网关的光伏电站智能监控系统，其特征是:包括ZigBee无线网络(31)、ZigBee/TD-LTE网关(5)、4G网络(9)以及管理存储端(12)和移动端(13);ZigBee 无线网络(31)连接 ZigBee/TD-LTE 网关(5)，ZigBee/TD-LTE 网关(5)连接 4G 网络(9)，4G网络(9)分别连接管理存储端(12)和移动端(13) ；ZigBee/TD-LTE网关(5)由ZigBee模块(6)、过渡层(50)和TD-LTE模块(8)构成，ZigBee模块(6)与ZigBee无线网络(31)通过无线通信传输光照与输出功率信息，ZigBee模块(6)与过渡层(50)通过串口连接，过渡层(50 )与TD-LTE模块(8 )通过串口连接；过渡层(50 )对由ZigBee模块(6 )处理后的数据进行拆分和重组，TD-LTE模块(8)对过渡层(50)传来的数据重新封装，通过无线信号传入4G网络(9)，4G网络(9)分别将光照和输出功率数据传送到管理存储端(12)和移动端(13)。
2.根据权利要求1所述基于ZigBee/TD-LTE网关的光伏电站智能监控系统，其特征是:ZigBee无线网络(31)由多个终端(I)、多个路由(2)和一个协调器(3)构成，多个终端(I)按照连续的正六边形布置并且均装在正六边形的六个顶点处对应的光伏电池板(11)上，相邻六边形上的两个顶点处共用一条无线链路和一个终端(I);在最靠近ZigBee/TD-LTE网关(5)的一个正六边形的中心处设协调器(3)和控制器(4)，协调器(3)设在控制器(4)上，在其余的每个正六边形的中心处设有一个路由(2)，路由(2)设在对应的光伏电池板(11)上；一个终端(I)连接其所在的正六边形中心处的一个路由(2)，相邻正六边形上的两个顶点处共用的终端(I)随机选择连接其所在的正六边形中心处的一个路由(2);每个路由(2)都与周围相邻正六边形中心处的路由(2)相连，协调器(3)除连接其所在的正六边形顶点处的终端(I)外还连接其周围相邻正六边形中心处的路由(2)。
3.根据权利要求2所述基于ZigBee/TD-LTE网关的光伏电站智能监控系统，其特征是:ZigBee 模块(6)由 ZigBee 物理层(51)，ZigBee MAC 层(52)、ZigBee 网络层(53)和 ZigBee应用层(54)组成，ZigBee物理层(51)与过渡层(50)通过串口进行连接；TD_LTE模块(8)由TD-LTE物理层(55 )、TD-LTE数据链路层(56 )和TD-LTE网络层(57 )组成，过渡层(50 )通过串口与TD-LTE物理层(55)连接。
4.根据权利要求3所述基于ZigBee/TD-LTE网关的光伏电站智能监控系统，其特征是:其特征是:ZigBee模块(6)对传来的数据添加ZigBee物理层分组头得到ZigBee物理层(51)数据帧、添加ZigBee MAC层分组头得到ZigBee MAC层(52)数据帧、添加ZigBee网络层分组头得到ZigBee网络层(53)数据帧、添加ZigBee应用层分组头得到ZigBee网络层(53)数据帧。
5.根据权利要求3所述基于ZigBee/TD-LTE网关的光伏电站智能监控系统，其特征是:TD-LTE模块(8)对数据封装，添加TD-LTE模块物理层分组头得到TD-LTE模块数据链路层(56)的数据帧、添加TD-LTE模块数据链路层分组头得到TD-LTE模块网络层(57)的数据帧、添加TD-LTE模块网络层分组头得到可以再4G网络(9)传输的数据帧。
【专利摘要】本实用新型公开一种基于ZigBee/TD-LTE网关的光伏电站智能监控系统， ZigBee无线网络连接ZigBee/TD-LTE网关，ZigBee/TD-LTE网关连接4G网络；ZigBee/TD-LTE网关由 ZigBee模块、过渡层和TD-LTE模块构成，ZigBee模块与ZigBee无线网络通过无线通信传输光照与输出功率信息，ZigBee模块与过渡层通过串口连接，过渡层与TD-LTE模块通过串口连接；过渡层对由ZigBee模块处理后的数据进行拆分和重组，TD-LTE模块对过渡层传来的数据重新封装，通过无线信号传入4G网络；采用ZigBee与TD-LTE技术组建光伏电站远程光照数据、电池板输出功率数据传输系统，较好地适应远距离大型光伏电站的远程监控要求。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN204536873
【申请号】CN201520159122
【发明人】丁书玲, 朱熀秋, 黄磊, 王寻, 冯驿棋
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月20日