摘　要：目前，风能作为绿色、无污染的可再生能源备受关注，风力发电技术已在众多国家得到广泛应用。由于风 力发电机分布分散的原因，工作人员不能随时监测风机运行情况，当风机出现状况也不能及时控制风机，因此有必要设 计一款应用于风力发电场的监控系统，能够有效节约成本。

　　关键词：监控;树莓派;风力发电

　　1　系统概述

　　该系统综合应用了嵌入式、数据采集、服务器架构、 Web 编程、智能移动终端编程和网络通信等技术，拥有数据 采集、采集设备与服务通信、控制设备与服务器通信、服务 器与客户端交互等功能，如图 1 所示。

　　该系统采用树莓派作为采集和控制处理器，具有以下几 方面功能。第一，处理器采集数据功能。树莓派处理器可以 读取众多传感器采集的数据并进行处理转换。第二，处理器 传输数据功能。处理器将加工后的采集数据通过网络协议发 送到服务器。第三，服务器服务功能。一方面，接收树莓派 通过网络传送过来的采集数据信息，并将所有接收到的信息 存储在数据库服务器中;另一方面，响应客户端的请求。第 四，Web 客户端功能。(1)Web 客户端通过浏览器可以向 服务器发送读取采集数据、读取文件、控制设备等请求。(2)Web 客户端接收服务器发送过来的数据，一方面，将实时数 据直接显示在浏览器中;另一方面将历史数据进行分析、统 计及查询等操作，并把结果以图表的形式显示在浏览器上。 (3)Web 客户端控制部分设备的启停工作。首先，客户端 向服务器发送控制设备请求;其次，服务器接收请求并发向 树莓派处理器;再次，处理器接收到命令后控制设备启停， 并把处理结果反馈给服务器;最后，服务器把处理结果转发 给客户端，客户端将操作结果显示在浏览器上。第五，智能 终端客户端功能，这个部分完成的功能与 Web 客户端一致。

　　2　系统采集控制端硬件设计

　　该系统采用rasperry3B+(树莓派)开发板为采集控制端 处理器，通过该处理器，可以读取并发送采集数据：首先， 读取温度传感器、转速传感器及角度传感器等众多传感器信 息;其次，并将这些信息转换为人们通识的数据;最后将数 据通过网络协议传送到服务器。同时，该系统能够接收服务 器转发过来的控制命令，控制 PLC 控制器、接触器及继电器 等设备的启停，并把操作结果返回给服务器，最终在客户端 显示。

　　2.1　采集控制系统硬件结构设计

　　该系统中的数据采集是指从温度传感器、转速传感器及 角度传感器等众多传感器及其他待测设备中自动采集模拟或 数字信息，并进行处理的过程。数据采集系统是结合基于计 算机的测量软硬件产品实现灵活的、用户自定义的测量系统。 该系统中的控制是指对 PLC 控制器、接触器及继电器等 设备的启停操作。控制系统是指由控制主体、控制客体和控 制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。该系统的数 据采集监控系统则是由数据采集系统和设备监控系统共同组 成，其硬件结构如图 2 所示 [2]。

　　2.2　传感器的选择

　　用于风力发电机信息采集的传感器数目较多，这里仅列 出几个较为典型传感器 2.2.1　温度传感器 本系统选用模拟温度传感器模块作为温度检测及报警模 块，该模块使用NTC 热敏电阻，当环境温度升高时，热敏 电阻的电阻降低，当环境温度降低时，热敏电阻的电阻会增加，它随着周围环境温度变化而变化，从而实现对机组上的 设备温度进行敏感测量。该系统使用模数转换器将模拟信号 转换为数字信号。

　　2.2.2　转速传感器 本系统选用由磁敏电阻作感应元件的转速传感器，该传 感器采用磁敏电阻作为检测的元件，再经过全新的信号处理 电路令噪声降低，功能更完善。当被测体上带有凸起(或凹陷) 的磁性或导磁材料，随着被测物体转动时，传感器输出与旋 转频率相关的脉冲信号，达到测速或位移检测的发讯目的 [3]。

　　3　系统的软件设计

　　3.1　驱动程序

　　为了使各个硬件设备能够达到既定的工作效率，为该系 统中用到的多个设备编写了驱动程序。 3.2　服务器程序该系统需要在服务器端编写程序，该程序实现如下功 能：第一，接收树莓派发送过来的数据，对数据类型进行判 断，并将数据存放到数据服务器响应的数据库中;第二，接 收Web 和Android客户端发送过来的请求，对请求进行处理， 并将结果反馈给客户端;第三，向树莓派发送控制设备命令。

　　4　结　语

　　该系统的应用极大地提高了风场员工的工作效率，有效 降低了企业的成本，但该系统的可高性及通用性还需要进一 步改善。本文的研究成果希望能够为相关研究提供借鉴。

　　参考文献

　　[1] 寇兴魁.风电场管理信息系统的设计与实现[D]. 成都: 电子科技大学 ,2013:17.

　　[2] 郭鑫 ,张继勇 ,李金杰 ,等.基于 LabVIEW 的风力发电机 组远程在线监控系统研究 [J]. 电子测量技术 ,2012,35(10):110-114.

　　《基于树莓派的风力发电场远程监控查询系统设计》来源：《信息与电脑》，作者：李文静，高　飞，师浩田，李学东，王永鹏。