Design and implementation of wireless sensor network for Wind/PV Green-Energy Generation Systems: Using ZigBee as an Example

運用於風光綠能發電機系統的無線感測網路之設計與實作:以ZigBee標準為例

康桓溥(Huan-Pu Kan)

指導教授 ： 馬席彬

國立清華大學/電機資訊學院/電機工程學系/碩士(2011年)

摘要

近年來對於如何創造一個穩定並且高效能的能源監控系統已經成為了一個重要的議題，考慮到能源監控系統的需求，我們需要一個低成本和低耗能的通訊協定，所以為了滿足低耗能的需求，我們選用IEEE 802.15.4 作為我們監控系統的基準。
IEEE 802.15.4的優點為低成本以及低耗能，所以我們利用這個協定去設計整個能源監控系統，在這系統我們使用星狀網路當作我們的網路拓樸，星狀網路包含了兩種節點：分別是RFD(Reduce function device)和FFD(Full functiondevice)。RFD節點可以連接發電機的電壓電流轉換器，並且從中拿取資料，而FFD則是作為無線網路的控制中心，他可以控制RFD的行動，或者是和控制FFD的上層進行溝通。
為了可以節省能量的消耗，我們使用信標網路(Beacon-enable network)作為我們傳輸的模型，在信標網路中RFD會藉由FFD所發出的信標框取得同步，由於FFD會周期性的發出信標框，因此RFD可以在取得信標框後進入休眠狀態，節省能量的消耗，直到下一個信標框抵達。
在此論文中我們在FPGA (Field Programmable Gate Array)上實作了8051這個8-bit的微處理器，並且利用他去實現構成網路的兩個節點RFD和FFD，並且我們將FPGA連接RF IC讓他成為一個完整的無線網路節點，此外我們使用C++作電腦和無線網路間的溝通界面，並且此系統也可以連接3G模組，3G模組可以將無線網路的數據上傳網路伺服器，因此除了直接利用無線網路連接電腦做監控外，我們也可以利用3G模組連接網路伺服器從遠端進行監控。

關鍵字

無線網路 ； 媒體存取層

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無資料

並列關鍵字

Wireless network ； MAC

參考文獻

802.15.4-2010, “IEEE Draft Standard for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange Between Systems - Local and Metropolitan Area Networks - Specific Requirements - Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC)and Physical Layer (PHY) Specifications for Low Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs),” pp. 1 –334, 2011.