基于光伏发电的物联网中继器的设计

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 基于光伏发电的物联网中继器的设计作者：孙恩涛 杨雷 王鹏来源：《物联网技术》 2014 年第 07 期摘 要：随着物联网市场的不断扩大以及射频技术的快速发展，无线射频技术已被广泛应用于物联网系统感知层之间的通讯。由于无线通讯传输距离受实际环境影响，当结点之间的通讯距离不够时，可通过在结点之间增加中继器进而增强通讯距离。为了使得无线信号能够广泛的传输，中继器的安装位置一般选择较为特殊的场所，如建筑物的最高点、山顶或者偏僻的郊区。这些场所的中继器供电需要专门的电缆，且该场所的中继器易受到雷击，雷击很可能通过电缆而损坏电力系统。为了解决中继器存在的诸多弊端，文章设计了一款基于太阳能发电的中继器。关键词：中继器；物联网；光伏发电；无线射频通讯技术；防雷击； IP 防护等级中图分类号： TP915 文献识别码： A 文章编号： 2095-1302（ 2014） 07-0025-04 0 引言当前广泛应用于物联网系统的无线射频技术有 ZigBee 无线通讯技术、 Wi-Fi 无线通讯技术和蓝牙技术。蓝牙无线通讯主要应用于短距离、高速率传输系统中； ZigBee 无线通讯技术被应用于远距离、低传输速率的物联网系统；而 Wi-Fi 无线通讯技术则被应用于远距离、高速率传输的物联网系统。远距离无线射频通讯技术，虽然传输的距离比较远，但受实际环境的限制，其传输的距离将被缩短。如采用 ZigBee 无线通讯技术的物联网系统，两结点之间最大的传输距离小于一公里。并且传输距离还受到实际环境的影响，如果结点之间有建筑遮挡时，无线通讯传输距离将会被衰减。一般情况下，如果结点之间通讯距离不够时，则结点之间需要增加中继器延长通讯距离。因此采用无线射频通讯的物联网系统，中继器会被经常用到。在大多数物联网系统中，中继器的供电都不是很方便，如电梯物联网系统、物联网环境监测系统。因中继器安装需要单独拉很长的电缆和配套一个开关电源，这导致系统成本的剧增，同时中继器的安装和维护也会很不方便。因此，如果设计一款无需单独拉线和开关电源的物联网中继器，不仅可以节省物联网系统的成本，同时可方便现场安装及维护。本文介绍一款基于光伏发电的物联网中继器，光伏发电技术如同一道电子隔离墙，有效的将中继器和电力系统隔开，这样即便中继器受到雷击也不会影响电力系统或物联网系统。同时利用太阳能发电技术的中继器，摆脱了常规中继器存在供电困难的弊端。我国化石能源相对贫乏但能源消耗量巨大，因此展开对太阳能光伏发电技术的研究和应用上的普及对我国未来的经济发展有着非常重要的战略意义。