能源互联网范文

时间:2023-03-26 16:47:21

导语:如何才能写好一篇能源互联网,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

能源互联网

篇1

这听起来有些天方夜谭。在中国电网企业集中供应,单向输送,并根据发改委制定的电价使用电力。在电力供应上我国实行的仍是计划配给,每年夏天用电高峰期全国多地出现的拉闸限电就是例证。中国的电力供应仍是一对多体系,即国家电网对应众多用电客户,很显然,该交易模式让电力供需双方的交易市场化根本无从谈起。

但是电力市场开放的国家,电网企业无需承担中国电网那样繁复的职能,只需承担输送的职能,发电侧和售电侧的连接部分就出现了空前的商机。可再生能源的普及则对整个电力网络实现动态平衡提出了更高的信息要求,这些都是互联网在电力领域的空间和商机。

张雷就是看到商机所在的人,他早年在伦敦从事全球能源战略架构以及能源金融产品设计工作,2007年回国创办了远景能源,尝试以互联网改造传统能源领域。概念是上面的概念,但做企业进入到实操阶段并不容易。张的想法很宏大,我们不妨从其最先涉足的领域风电入手,看看他如何展望其愿景。

首先,远景能源研发并设计出“智能风机”,在叶片和风机内外部加装了传感器和雷达, 用雷达监测风的流动性、强弱,通过传感器收集各项数据,汇总到云端计算分析,再利用智能控制技术、先进的测量技术、数据分析专家系统、主动性能控制和基于可靠性的决策算法等,使得发电效率要比同类产品高20%,这就是其与国内外其他风机企业如金风、联合动力最大的不同。

“在风机上安装传感器以及部署智能控制算法只是智慧能源的第一阶段,或者说还只是单机版,但这是互联网能源的开端。”张雷告诉《财经》记者。

智慧风电场是第二阶段。在多个风机并存的风电场里,单个风机的能效最大化并不意味着整个能效最大化,远景用基于智能传感网和云计算的智慧风场管理系统,将风资源评估、风场设计、风场运维、资产管理等全生命周期透明化、数字化、信息化,结合智能控制、智能传感、云服务、大数据等技术,构建智慧风场全生命周期管理平台。

第二阶段,远景从风机硬件设备商步入了系统供应商,据张雷透露,远景的Wind OS平台目前管理着包括美国最大的新能源上市公司Pattern能源、美国大西洋电力公司以及中广核集团等在内的1000万千瓦的全球新能源资产。

张雷正在努力进入到第三阶段:介入到整个电力的生产、使用以及交易中去,但1000多万千瓦的客户并不足够。“我们提供软件解决平台的收费比较高,如果能够部分放开免费的话,我们的用户会急速上升。”张雷透露,其软件管理平台将会采用基础服务免费、增值服务收费的模式来吸引用户。

对于张雷而言,智慧能源布局将从美国开始,逐渐到欧洲,他预计未来2-3年内在全球管理1亿千瓦规模的发电资产和用电资产。“在一个开放的、电网企业只负责输电的电力市场上,如果有1亿千瓦的发电资产和用电资产使用智慧能源管理平台,并授权我们为他们提供能源分配服务,那我们将会成为一个巨大的虚拟发电厂(VPP),借助智慧能源管理平台,逐渐从发电侧管理向用电侧管理拓展,众多发电厂和众多工商业终端客户在此平台上可以获得多对多的、自由透明的能源采购、能源管理、能效优化等综合技术解决方案。”

随着清洁能源的普及,风电、光伏、水电等新能源形式受制于气候变化,无法像传统的火电那样稳定输出,古老的电力网络终将面临比以往更严峻的调峰挑战,而这恰恰是基于物联网、云计算、大数据等技术的互联网能源最擅长的。

为了实现这一愿景,远景还需要很多技术支持,比如在能够管理较大规模发电装机之后,发电量预测的技术就是目前远景缺乏的核心技术,为此张雷不惜重金从思科挖来了全球物联网业务总经理Guido Jouret。

篇2

美国经济学家、经济趋势基金会主席Jeremy Rifkin(杰里米-里夫金)在新书《第三次工业革命》里提出的结合新能源和网络信息技术的革命,便是这样一个让人们眼前一亮的理论体系。

作者认为新一轮工业革命不是单一科技发明,把世界未来的发展依赖于现在地下的碳储备是一件愚蠢的事情,应该将新能源技术和互联网技术“嫁接”融合起来。

里夫金表达了对“第三次工业革命”的理解:这样一次工业革命指的不再仅仅是一项科学技术的发明和应用,而是跨领域之间的融合,新兴的可再生能源技术和互联网通讯技术的合作——才是主导未来世界发展方向、改变集体生产方式和个体生活方式的一个潜在可能。

“把世界未来的发展依赖于现在地下的碳储备是一件愚蠢的事情”,在里夫金看来,这些有限的资源不仅靠不住,它们甚至是引起当今全球经济危机的原因之一,化石燃料的储备决定了经济体系的发展外延,油价的升跌阻碍了各国的外交政策,而其带来的环境影响也阻碍经济的可持续发展。

“因此,我们需要一种新的经济发展范式,我们需要的是‘能源互联网(Energy Internet)’”,一种有别于以往形式的新型经济发展范式,是一种把新能源发展和互联网技术结合的发展。他认为“能源互联网”和第一、二次工业革命不同的是,后者是“垂直模式(vertical)”,而“能源互联网”是以互联网为基础设施的形态,具有由下至上(bottom up)的模式,能源的产生和收集具有分散的特点。

里夫金认为,支撑“第三次工业革命”的有五个支柱:1)向可再生能源转型;2)以建筑为单位的小型电站;3)扩展到所有基础设施上的能源生产和储存;4)充电式交通系统从互动式电网中获取电能;5)能源互联网。要让“第三次工业革命”实现,这五个支柱必须同时实现,尤其第五点,一个能通过互联网为各能源消费点提供能源接人的基础设施网络是这个革命的框架和它能否成功的关键。

尽管现在绝大多数家庭和企业依然在向传统的能源公司购买能源,但新型的“能源互联网”在能源供给上将打破这样一种能源供给和使用的“集权模式”。里夫金说,欧洲是这种新型模式的先行者,在欧洲已经出现了个人发电站。

在德国,已经有超过100万栋建筑楼房被改造成小型发电站,并将有更多建筑被改造,这就像当年互联网的发展趋势一样迅猛。

不止德国,整个欧洲的能源发展目标就是使大部分建筑变成可以生产能源的小型发电站,这样的模式比传统的能源统一供给形式要更灵活,每一栋建筑都可以根据环境、地形等不同特点,利用风能、地热能和太阳能等各种新型能源生产电力,减少从中央发电站输送到各使用终端的能量消耗,同时也降低了成本。

“但这样并不会减少就业机会,反而将创造出不少工作机会”,德国为100万栋建筑改造成小型电站,创造出了37万个新就业机会,而这个趋势一定会随着改造的扩张继续增长。

篇3

(互联网+新能源的未来深度融合)

作者简介

冯庆东,具有30年的电力系统从业背景,熟悉电力系统及其自动化专业,对电力系统运行、检修、试验、调度、信息化、自动化及能量管理(EMS)有实践经验及科研经历。熟悉IEC-61850、IEC-61970技术标准。自2006年以来,主要研究智能电网、主动配电网、能源互联网、分布式发电与微电网、基于微电子与电力电子及信息通信技术的配电网广域测控系统、储能技术在智能电网中的应用、分布式能量管理系统、智能信息处理、信息技术与能源基础设施融合、大数据及其在智能电网中的分析与决策支持应用。

内容简介

本书分上下两篇。上篇主要从能源互联网的角度分析了其发展背景、定义、功能、特征和架构;详细阐述了建设能源互联网需要的关键技术,包括能源基础设施关键技术、信息通信关键技术、电力电子技术和平台技术。下篇主要研究、介绍了以信息通信技术为基础的智慧能源体系;分析了国际和国内能源产业的发展现状;然后给出了智慧能源的定义、功能、特征和体系结构;指出了智慧能源网络的特点是能源的多元化、集约化、清洁化、精益化、低碳化和智能化,其目标是推动能源生产智能化与能源消费的精益化,通过能源总量控制、能源生产和消费的智能配置,保证我国能源安全、清洁、高效。

目录

前言

上篇能源互联网

第1章能源互联网的定义与特征3

1.1能源互联网的定义3

1.2能源互联网的特征5

1.3发展目标和原则6

1.3.1发展目标6

1.3.2发展原则7

1.4对我国能源战略的意义8

1.5对能源生产与消费模式的影响9

第2章国内外能源互联网的研究与进展12

2.1美国:“FREEDM”系统与能源互联网12

2.2美国:能源网络集成13

2.3德国:能源的互联网14

2.4欧洲:智能电网标准体系14

2.5欧洲:综合能源网络15

2.6日本:以智能电网为核心的智慧能源共同体16

2.7日本:数字电网17

2.8我国:能源互联网18

第3章能源互联网的功能定位与技术需求19

3.1可再生能源与清洁能源接入19

3.2需求侧参与能源网络互动19

3.3基于分布式能源网络的优化管理20

3.4能源的灵活转换与能源综合利用21

3.5能源交易与商业服务模式21

3.6输电网与配电网管理智能化22

第4章能源互联网的技术框架24

4.1能源基础设施25

4.2信息和通信技术26

4.3开放互动平台27

44架构27

第5章能源互联网基础设施关键技术28

5.1固态变压器与功率器件28

5.1.1固态变压器原理及其与传统变压器的区别28

5.1.2固态变压器的特征28

5.1.3固态变压器现状及未来对电力电子技术的要求29

5.2能量路由器31

5.2.1能量路由器的架构31

5.2.2能量路由器的概念33

5.2.3能量路由器的现状和未来发展34

5.3分布式能源设备34

5.3.1分布式能源设备的概念34

5.3.2分布式能源设备的技术特征和经济性分析35

5.3.3分布式能源设备的应用现状和未来发展36

53.4分布式发电并网标准39

5.4微网44

5.4.1微网的概念44

5.4.2微网的组成44

5.4.3微网的应用现状和未来发展50

5.5储能系统55

5.5.1储能技术在发电侧需求分析56

5.5.2储能技术在输电侧需求分析60

5.5.3储能技术在配电侧需求分析62

5.5.4储能技术在用户侧需求分析64

5.5.5储能技术在微网侧需求分析65

5.5.6储能技术在应急电源侧需求分析65

5.5.7储能技术国内外发展趋势67

5.5.8储电相关技术71

5.5.9储热相关技术73

5.5.10储气相关技术74

5.5.11储氢相关技术75

5.5.12储能配置方法与原则83

5.5.13储能产业技术路线图86

5.6主动配电网88

5.6.1主动配电网的概念88

5.6.2主动配电网的技术特征88

5.6.3我国配电网的现状及主动配电网的发展前景89

5.6.4 IEC 61850数据建模90

5.6.5主动配电网分布式控制系统94

5.6.6基于μPMU的主动配电网广域量测与故障诊断技术101

第6章能源互联网能量及故障管理技术116

6.1智能能量管理技术116

6.1.1能量设备即插即用管理技术118

6.1.2分布式能量管理与协同控制技术119

6.1.3基于可再生能源预测的控制策略优化技术120

6.1.4储能管理技术120

6.2智能故障管理技术130

第7章能源互联网信息和通信技术132

7.1微电子技术132

7.1.1信息采集芯片对微电子技术的挑战132

7.1.2通信芯片对微电子技术的挑战135

7.2复杂软件技术136

7.2.1能源互联网中复杂软件系统的定义和特点136

7.2.2能源互联网对软件技术提出的挑战及应对法则137

7.2.3应对法则对软件技术的要求139

7.3信息物理系统技术142

7.3.1能源互联网中信息物理系统的定义与发展142

7.3.2信息物理系统的架构143

7.3.3信息物理系统的重要特性145

7.3.4信息物理系统在能源互联网中的应用146

7.35能源互联网对信息物理系统的挑战和未来发展147

7.4信息和通信技术150

7.4.1能源互联网对信息和通信技术提出的挑战150

7.4.2信息和通信技术的未来发展151

7.5大数据和云计算技术153

7.5.1大数据分类及对应的处

后记:

篇4

【关键词】能源互联网;清洁能源;特高压;智能电网

中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1006-0278(2016)01-186-01

当前我国正处在经济转型的重要关头,也是能源改革的关键时期。“互联网+”概念的提出预示着我国能源行业发展将要进入一个全新的历史阶段。另外,互联网行业的发展已将人类带入了一个崭新的历史时期。如何在这一契机下实现对传统能源及清洁能源的高效利用将对人类生存及环境可持续发展具有重要意义。

解决能源问题,需要从全球的视角出发,采用系统的思维方式、可持续发展的理念、可靠的技术手段,并结合现状进行问题剖析与研究。换言之,要实现能源的可持续发展,需要树立全球性、历史性、差异性、开放性的观点和立场来研究和解决问题。美国著名学者杰里米・里夫金在《第三次工业革命》中首次提出了能源互联的构想,但仅局限于哲学与经济学层次,未能从专业技术方面进行深层剖析。对我国乃至全球能源未来的发展模式,国家电网公司董事长刘振亚对能源互联的构想进行了专业的分析,并基于中国能源和电力的发展历程,总结提出了“全球能源互联网”的发展构想,并深刻阐述了解决全球能源安全的科学途径。

一、能源互联网含义

所谓能源互联网即以互联网技术为核心,以配电网为基础,以大规模可再生能源和分布式电源接入为主,实现信息技术与能源基础设施融合,通过能源管理系统对大规模可再生能源和分布式能源基础实施实行广域优化协调控制,以实现多种能源优化互补,从而提高用能效率的智能能源管控系统。能源互联网是互联网技术、可再生能源技术与现代电力系统的结合,是信息技术与能源电力技术融合发展的必然趋势。

二、构建能源互联网的必要性

我国“多煤少油缺气”的能源结构决定了我国能源消费在很长一段时间内将以煤炭为主,而电力生产也将以火力发电为主。因此,相比于以使用天然气、石油等为主的国家,我国在生态治理方面的负担更重。除了一次能源外,我国还有储量丰富的水资源、生物质能、风能以及太阳能资源等,而这些能源在使用过程中基本上无污染,利用其进行发电将可实现对化石能源的替代,达到能源的清洁、高效利用。因此,为实现我国能源的可持续发展与高效清洁利用,大力科学的发展利用可再生能源将是调整能源消费格局的必然选择。

此外,为了实现能源的清洁利用,还必须在能源转化和能源使用阶段逐步实现清洁替代和电能替代。即在能源消费的源头,鼓励清洁能源的高效利用,而在能源的消费阶段则要鼓励消费群体更多的使用清洁的电能。在此基础上,电网配置资源的效益将更加明显,并可逐步实现对清洁能源的联网配置。

三、能源互联网的实现手段

(一)清洁能源开发

太阳能、风能、生物质能等作为清洁能源具有取之不尽、用之不竭或可循环利用的特点。结合现有的创新技术,如太阳能光伏发电、风力发电(包括陆地发电、海上发电等)、生物质发电等技术可以逐步用于替代化石燃料燃烧发电技术,实现电力生产的清洁化。以太阳能发电为例,随着互联网应用的逐步深入,我国分布式光伏电站已经呈现出快速互联网化的趋势,全国已经有200多个电站、千万数量级的电池组件接入网络,实现大数据实时采集和分析。

在能源消费环节要鼓励实施电能替代。相比于煤、石油、天然气等一次能源,电能更为高效、清洁。提高电能在终端能源消费中的比重,能够从根本上解决化石能源污染和温室气体排放问题。如鼓励电动汽车的使用,将减少对石油的消耗,可明显减少污染物排放。

(二)特高压技术

特高压输电技术是实现全球能源互联网的重要手段和方法,其具有输送容量大、输送距离远、效率高的特点,并且具有抵制各种严重事故的能力,可以满足大容量、远距离的跨区输电要求,能够实现大型能源基地的集约开发和电力的可靠输送,为构建全球能源互联网提供了有力支撑。

特高压交直流将输电距离提升到2000~5000千米,赋予电网更大范围调配资源的能力,能够实现各种清洁能源在世界范围互联互通、优化配置。目前,我国已建成投运了3条特高压交流线路和6条特高压直流线路。我国特高压工程的成功,不仅解决了中国能源发展难题,而且对于解决世界能源可持续发展问题也具有重大意义。

(三)智能电网

智能电网的覆盖范围包括从需求侧设施到广泛分散的分布式发电,再到电力市场的整个电力系统及所有的相关环节。因此智能电网技术将对发电、输电、配电、用户系统及电力调度等系统产生深远影响。此外,智能电网具有支撑大规模清洁能源发展、适应多样用户需求、实现故障自愈、提高运行经济性等显著优势。智能电网技术是全世界电网发展的重要方向,可为大规模新能源的并网提供可靠依托。

四、结束语

能源互联网能够在最大程度上提高能源利用效率,引导能源消费向着集约化、清洁化的方向发展,同时还可进一步提高我国能源安全水平。能源互联网的建设旨在推动我国能源行业的产业技术升级和结构调整,通过对能源供需结构的根本性变革,解决我国目前所面临的能源与发展问题,是实现我国经济社会跨越式发展,提升我国综合国力的重要手段。

参考文献:

[1]刘振亚.我为什么提出建设全球能源互联网[J].中国电力企业管理,2015(7):12-13.

[2]杰里米,里夫金,张体伟.第三次工业革命[M].北京:中信出版社, 2012.

[3]刘振亚.全球能源互联网[M].北京:中国电力出版社,2015.

[4]华鹏伟.能源互联网:商业模式是关键[J].风能,2015(3):22-28.

篇5

电力能源的数据的潜在价值还没有挖掘,腾讯等互联网的合作,有希望盘活电网企业面向C端的业务与服务。

国内渐进式电力改革及其衍生影响可能重塑行业生态,大创新可能给用户侧带来新繁荣,目前在能源服务、新能源汽车运营与能源管理等领域,互联网+能源的业态已初现端倪。

投资建议:

电气能源领域大创新开启:

1、平台综合与生态型公司,建议买入正泰电器;

2、软件与需求侧响应,建议买入,四方股份、长园集团;同时,关注国网旗下软件企业,建议买入许继电气,关注国电南瑞;

3、能源服务互联网,建议买入恒华科技、中恒电气、炬华科技、智光电气、北京科锐;

4、电动汽车充电运营,建议买入科士达、长高集团;

篇6

2014年9月当国家电网董事长刘振亚所写的《全球能源互联网》一书面世后,他始终坚持一个观点:全球能源互联网将是以特高压电网为骨干网架(通道),以输送清洁能源为主导,全球互联泛在的坚强智能电网。

作为中国智能电网的先行者,国家电网对智能电网的发展进行了持续探索。不过在许多业内人士看来,仅仅依靠国家电网,中国能源互联网还不能完全覆盖,需要很多在国网体系以外的能源电力企业参与能源互联网的建设,而光伏产业正是最主要的清洁能源之一。

2015年,在总理的《政府工作报告》中指出:“互联网+”概念成为国家经济发展的重要方式,与此同时,能源领域已经开始探索开拓有利于产业发展的互联网道路。

据了解,目前从光伏全产业链上来看,行业中正掀起了一场从制造端、应用端,到融资租赁等环节的光伏互联网浪潮。这番热情的背后,则是巨大的清洁能源市场。

在刘振亚的《全球能源互联网》一书中指出:2050年基本建成全球能源互联网的目标。届时,清洁能源占一次能源消费总量的80%左右,每年可替代相当于240亿吨标准煤的化石能源,减排二氧化碳670亿吨、二氧化硫5.8亿吨,全球能源碳排放115亿吨,仅为2009年的50%左右,可以实现全球温升控制在2℃以内的目标。同时,全球能源互联网累计投资将超过100万亿美元。

不难看出,光伏在清洁能源中占有举足轻重的地位,未来的光伏市场可想而知。而一直致力于分布式电站开发的航禹太阳能董事欧文凯向媒体表示,众多光伏企业在剖析自身优势之后,都在选择一条适合自己的光伏互联网之路,圈里的人都在试图将互联网的思维和光伏产业进行结合,目前已经有公司初具成效。

据了解目前中国光伏行业和行业外的资本,都将目光集中到了地面电站和分布式光伏电站上来,因为电站建成并且并网发电之后能够带来几十年持续的收益,而电站的转换率成为一个电站效益高低的关键。

能源行业大佬开始布局

当前,与“互联网+”结合已成为光伏市场的最大卖点,携手“互联网+”也为光伏产业的发展创造出无限想象空间。但不可否认的是,互联网强大的颠覆能力对光伏产业既是发展机遇,也是巨大挑战。部分看似无坚不摧的光伏龙头企业,极有可能在短期内被率先找到“互联网+光伏”新路子的小企业颠覆。

在这个革故鼎新的过程中,光伏企业要想抓住机遇,首先要找到最适合自己的互联网化商业模式。据了解,目前光伏互联网结合的模式大体分为以下几类:光伏制造领域的B2B平台、光伏系统服务领域的B2C和B2B平台、第三方大数据运维公司、互联网众筹和互联网金融、光伏电站交易平台、光伏发电量交易平台。

日前,华为集团在黄河上游水电的大型地面光伏电站项目中,将数字信息技术、互联网技术与光伏发电技术相融合,通过“智能化”提升光伏电站的发电量和运营管理效率。同时,华为还通过无线宽带集群和多媒体运维系统,实现专家和现场运维人员协同工作,用实时的视频和语音通讯,让远程专家提供“一站式”专业、安全、准确的技术支持。数据实时采集、云存储、大数据挖掘及在线专家分析系统,可使电站自动体检,给出最优清洗、部件更换和维护等建议。

而光伏行业龙头协鑫集团目前已经建成并布局“六位一体”能源微网、清洁能源电商交易平台、能源智能建筑、区域能源互联中心、“能源+互联网金融”等领域。在从多晶硅到光伏电站全产业链生态圈的构建中,互联网将成为协鑫集团整合金融、产业、市场及服务等各种资源的重要工具。

此外,数月前,作为能源互联网技术服务提供商的远景能源,也推出了以太阳神名字“阿波罗”命名的第三方光伏电站管理云平台。行业大佬的诸多新动向表明,光伏产业正在开始加速与互联网的融合。

大数据支持新能源行业

光伏互联网市场的炙手可热在某种程度上也反映出两者结合的诸多不确定性。在国家力推的背景下,光伏产业仍未呈现繁荣发展的景象,究其原因,有效数据的缺失导致投资光伏电站风险过大,进而“逼退”金融投资机构是重要原因。

而在光伏数据的收集上,国内光伏电站已不能完全照搬国外经验,国内必须找到适合自己的数据采集模式并高效运作。“有了大数据基础,国内光伏互联网的商业模式才能走得扎实。”欧文凯说,“逆变器作为光伏电站运行数据的集散地,完全可将其看作是能源互联网在可再生能源电源侧的‘入口’,这也是光伏电站相关大数据采集的唯一端口。”

逆变器龙头企业阳光电源已意识到互联网大数据平台的市场潜力。4月1日,阳光电源宣布与“阿里云”达成战略合作协议,基于全新的“智慧光伏云iSolar Cloud”平台,共同推动新能源向“互联网+”的产业革新。阳光电源此次强势涉足互联网,引起行业极大关注,近20年逆变器生产、太阳能电站运维管理采集的大数据会令人刮目相看,被行业认为是光伏互联网合作迈出坚实的一步。同时,数十万太阳能电站接入“阿里云”,变身“互联网+”发电站,对电力行业乃至整个新能源产业都将产生深远的启示性影响。

据了解,阳光电源仅一项新型的智能精准解决方案,预计每年就可为光伏电站提升3%-7%的收益。未来,阳光电源将融合企业太阳能电站的运维管理经验以及全球领先的系统设计能力和产品技术,通过阿里云提供海量的计算、存储和网络连接能力,向太阳能电站提供智能运维服务。

“光伏发电将从单一的电站管理进入集团化电站管理阶段。”阳光电源副总裁赵为告诉记者,“我们的光伏运维经验和大数据基础与阿里云计算的结合,为光伏产业里程碑升级提供了最好、最具想象力的平台。”

航禹太阳能董事欧文凯向媒体表示,众多光伏企业在剖析自身优势之后,都在选择一条适合自己的光伏互联网之路,圈里的人都在试图将互联网的思维和光伏产业进行结合,目前已经有公司初具成效。

篇7

【关键词】:能源互联网;现状;发展趋势

1、导言

近年来,全球都面临着能源危机和气候变暖等多重压力,对资源进行优化配置、实现能源的结构调整、发展新能源已逐渐成为各国政府实现可持续发展的能源供应战略的重要组成部分。如今,能源互联网已成为热词,各路专家学者讨论得非常激烈,但是对于能源互联网的定义及内涵一直呈现众说纷纭的态势,笔者将着力探索能源互联网这一概念的内涵以及能源互联网的战略意义。

2、互联网及其特性

互联网是什么呢?互联网就是网络与网络之间所串连成的庞大网络。将计算机网络互相联接在一起的方法可称作“网络互联”,在这基础上发展出覆盖全世界的全球性互联网络称互联网,即是互相连接在一起的网络结构。互联网是计算机技术和通信技术的完美结合,这种结合所创造的效用远远大于这两个领域的简单叠加,成为人类信息流通的一种新工具,把人类社会带入数字化时代。互联网具有开放性、交互性、即时性、容量无限性、简易快捷等特性,由此,互联网具备了联接一切的力量,成为跨界融合的推进器。而“互联网+”模式的兴起,则给整个人类带来了深刻的变革,涉及科技、医学、政府管理、经济和社会生活的各个领域。能源行业作为基础行业,与互联网的融合势在必行。因此,能源互联网也必须具有互联网的开放性、交互性、及时性、容量无限性和简易便捷等特性,否则便不是能源互联网,也就无法发挥它的威力。

3、能源互联网的发展现状

在传统的能源建构中,风能、太阳能、电动汽车等柔性负荷在广义的范围内分享各种能源,将再生能源作为主要供应源。对于能源互联网的研究不断深入,目前的主流观点主要有三种认知方式。一是将能源互联网看成是开放、对等的架构和理念,充分融合信息通信系统的能源网络体系,形成以大电网、局域网等相互关联的网络为特征的新型能源网。二是将信息网络定位为能源互联网的支持决策网,指导能源网络调度方式的不断变革,进行信息收集、分析和决策。三是实现信息和能源的双向连接,将能源和互联网深度融合,引导用户实现可再生能源的高效利用。总之就是将互联网技术运用到能源系统,实现多元能源的有效利用。

能源互联网在范围和时空上具有更为广阔的发展方向,“互联网+能源”本身具有丰富的想象空间和发展前景,呈现出多元化和多样化的发展趋势。在发展理念上,能源互联网有着高效率、一定的资源配置水平等特征。能源和信息网的深度融合将更有利于技术发展。能源互联网是以电力系统为中心,融合智能电网、互联网、大数据、云计算等前沿技术手段,综合先进的技术管理方式,实现能源互通互补,融合成下一代能源体系。能源互联网具有偏平化、面向社会化和用户服务性犹豫的发展特性,将电力、石油等不同的交通运输节点相互关联,形成个性化和定制化的能源应用,实现对能量流的全面控制。

4、全球能源互联网技术的发展重点

全球能源互联技术的发展重点主要体现在以下几个方面:

4.1近年来我国新能源产业发展迅速,光伏产业、风能制造产业、生物质能产业皆已崭露头角,产业竞争力显著提高。因此,可建立示范基地,推广太阳能、风能、生物质能等可再生能源的应用。同时增加示范城市,开展民用风电和光伏计划,加快分布式能源的发展,改变以传统能源为主的状况。

4.2交通行业是化石能源消耗的大户。随着电池技术的成熟及其成本的降低,以电动汽车为主要代表的电气化交通正在蓬勃发展。在此基础上,电力系统与交通系统的耦合程度在不久的将来会逐步增强。电气化交通系统尤其是电动汽车将成为能源互联网的重要组成部分。与此同时,还应加强电动车与新能源汽车的示范与应用,推进机电能源技术协同发展,促进节约型社会的建设。

4.3在能源互联网时代,随着分布式能源生产企业数量的迅速增长及储能技术的不断发展,成千上万个分布式能源生产与储能企业接入主干电网,从而完成从传统的单项电能供应商向电能双向供应商的转型。

4.4特高压实践的成功是能源互联网提出的基础。全球能源互联网以特高压电网为骨干网架(通道),因此,在我国大范围推广特高压交直流输电技术将为能源互联网的实现打下坚实的基础。

4.5相比于其他的一次能源,天然气对环境造成的影响相对较小。且联合循环燃气机组在效率、反应速度和建设周期等方面都具有明显优势。一方面,随着页岩气应用不断加强,天然气的成本呈下降趋势,燃气机组在发电侧的比例因此有望提高;另一方面,利用最近出现的“电转气”技术,可以将可再生能源机组的多余出力转化为甲烷(天然气的主要成分),再注入天然气网络中运输和利用。因此,未来的电力系统与天然气网络之间的能量流动可由单向变为双向。

结论

综上所述,能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础,在国民经济中具有特别重要的战略地位。现已经开发出微电网远程运维系统,并应用于上海和内蒙古等地,将各现场工程的监控信息,同未来总部的专家知识库有效地连接起来,实现了对微电网运营情况的随时掌握,并建立网络范围内的监控数据和网上知识资源库。

【参考文献】:

[1]查亚兵,张涛,谭树人,等.关于能源互联网的认识与思考[J].国防科技,2012(5):1-6.

[2]余贻鑫,秦超.智能电网基本理念阐释[J].中国科学:信息科学,2014(6):694-701.

篇8

关键词:柔性直流输电技术;全球能源互联;互联方案;

1、柔性直流输电技术发展

柔性直流输电技术最早是在1990年由加拿大大学学者提出的,瑞士ABB公司在此基础上提出了轻型高压直流输电技术,将聚合物电缆和电压源换流器通过技术手段进行结合,并在瑞典进行了工业试验,取得了较好的效果,国际大电网会议因此将其定义为VSC HVDC,翻译为电压源换流器型高压直流输电,在中国简称为柔性直流输电[1]。

柔性质量输电技术在孤岛供电、大型城市供电、可再生能源发并网等领域应用较为普遍。其换流器的拓扑结构有两种,可控开关型的换流器拓扑结构和可控电源型的换流器拓扑结构,常见的有三相两电平、三相三电平、模块化多电平等,但是在2011年以后,柔性直流输电工程当中都开始采用模块化多电平换流器结构,因为模块化多电平换流器具有输出波形质量高、开关频率低、处理故障能力强等优势[2]。

2、柔性直流输电换流器技术

柔性直流输电换流器根据桥臂等效特性将换流器分为可控电源型和可控开关型,可控电源型换流器的各个桥臂中分散着储能电容,因此可以通过对桥臂等效电压的改变来实现交流侧输出电压的变化[3]。比较典型的代表就是模块化多电平换流器,可通过改变桥臂内串联子模块个数来完成等效电压的改变,根据子模块的类型可分为钳位双子模块型、全桥型、半桥型等;级联两电平换流器也属于可控电源换流器,它是由半桥电路级联而成的。模块化多电平换流器具有无需滤波装置、模块化设计、开关频率应力低、谐波含量少、电压畸变率低等优点。但是缺点也比较明显,因为串联的子模块很多,所以增加了系统处理的数据量,加大了对控制系统的要求,并且无法在直流出现故障的时候对交流进行隔离,使得安全性不高。

可控开关型换流器可以通过相应的脉宽调制技术来控制桥臂的断通,但是因为桥臂存在大量的串联开关器件,所以需要注意因开关通断引起的动态静态均压问题。两电平换流器的运行控制和拓扑结构都比较简单,但是交直流侧含有大量的谐波,需要加装滤波器,同时开关频率也比较高,使得换流器的损耗比较大;三电平换流器的开关频率比较低,谐波含量比较少,但是结构却比较复杂,经济性不好,可靠性不高。

3、柔性直流输电控制和保护

柔性直流换流站级控制系统可以满足系统正常的启停操作和稳态的功率调节,包括无功和有功两类控制器,无功控制器实现了对于交流电压、无功功率的控制,有功控制器实现了对直流电压、有功功率的控制,运行的时候,二者互相配合又独立控制,保证了系统的稳定性和安全性[4]。

柔性直流输电控制保护系统不同于常规的直流输电,其阀级的控制保护系统更加复杂,特别是在模块化多电平柔性直流输电系统中,对于阀体的保护主要由阀级控制器来完成,换流站级控制器的作用微乎其微。因此对于保护控制的时机要求比较高,必须要高速同步控制,满足控制系统的实时性需求。

4、柔性直流输电技术在能源互联网中的应用方案设计

全球能源互联网的电力系统雏形包含了直流电压母线和交流电压母线,为保证电磁环网和实现功率双向可控,减少交流系统的短路容量,各个区域电网的连接采取了柔性直流技术,连接方案常见以下两种。

4.1中压直流互联方案

中压直流互联方案如图1所示,通过柔性互联方式连接110kV的变电站,每个变电站母线的开关S闭合。这种方案的优势比较明显:该方案系统内的各个主变都能互为“热备用”,从而省去了单台主变的备用容量,进而降低设备的经济成本;电压源换流器能够自主调节,实现潮流的主动控制;能够提升每个主变的负载率,使得总变的损耗降低;电压源换流器换流站可以提供无功功率,能够免去常规的无功补偿设备;能实现光伏、风电、电动汽车、储能装置的集中接入;实现系统各组成之间的互联,优化能源的利用。

变压器在配电系统中的能量损耗是极大的,主要包括负载损耗和空载损耗两部分,其中负载损耗是可变的,它随着负荷的增大而增大;空载损耗属于固定损耗,只受变压器容量的影响。该方案虽然增加了平均的负载率,但是能够明显的降低p耗量。随着风力发电、光伏发电的推广普及,对于电力的接入方式也提出了新的挑战,因为燃料电池和光伏发电是直流电,需要变换之后才能接入电网;风力发电具有不稳定性和间歇性,也需要变换才能接入电网;目前比较火热的电动汽车也需要在交流电网中加入变换结构来进行充电。因此建设直流电网能够很好的解决这一问题,降低了传输的损耗,减少了设备的支出,更加实用和便捷[5]。

4.2低压直流入户方案

电力的普及也具有一定的隐患,除了影响人们的生命安全外,对于企业的经济利益也有很大的作用。例如银行的数据处理中心、芯片制造商等高精尖企业,当电力系统出现故障的时候,会对其产能、数据的安全造成一定的影响,出现经济损失。传统的电力系统中,电能质量问题主要为电流、电压、频率等出现偏差,但是在直流电网中不会出现这类问题,而且许多办公设备是直接用直流供电的,因此可以对直流负荷较大的用户采用直流形式来供电,不但能降低传输的损耗,还免去了变流的过程,保证了同步稳定性,经济效益更好[6]。

低压直流入户有两种方案,为提高机房服务器负荷的接入率,将配电母线由交流改为直流,使得服务器负荷通过Buck电路接到直流配电母线上,省去了UPS系统的逆变器,该方案如图2所示。

方案2对于方案1增加了一个直流母线,将其作为数据中心的直流负荷、变频负荷、分布式电源的能量交换环节。虽然变频和直流负荷少了整流环节,但是交流母线到直流配电过程增加了变流环节。在分布式电源接入环节有较大的优势,减少变流环节能够降低投资,提升传输性能,因此比较适用于电源渗透率较高的情况。

结束语:本文对柔性直流输电技术的发展、技术、控制保护等方面进行了分析,同时提出几点柔性直流输电技术在全球能源互联网中的应用方法,相关人员在进行参考的时候要注意结合实际的情况来选择方案的使用,并对现有的方案进行优化和改进,不断的摸索新的办法,推动全球能源互联网的建设与发展。

参考文献:

[1]李全建. 分布式发电单元接入的柔性直流输电系统的控制研究[D].山东大学,2016.

[2]刘一琦. 多端柔性直流输电系统控制策略的研究[D].哈尔滨工业大学,2016.

[3]赵朗. 含柔性直流输电的交直流混合系统稳定性分析[D].华北电力大学(北京),2016.

[4]刘晓倩. 柔性直流换流系统传导电磁骚扰特性研究[D].华北电力大学,2016.

篇9

在现场,青云创投卢琦,汉能产品开发集团首席技术官高鹏,远景互联数据产品和架构技术负责人闫剑锋,分别就自己的经验和技术与现场的创业者做了分享和交流。

整个公开课分为四个环节:主题演讲、项目路演、创业对话和融资交流。

在主题演讲环节,青云创投卢琦发表了“新能源行业的‘互联网+’机遇”主题演讲。她在演讲中表示,电力改革打开了电力交易市场,是政策风向标下目前比较火的一个领域,预计未来几年微能源电网能推动短期能源互联网应用,而分布式光伏市场与硬件设备厂商在新能源互联网的风口下都面临诸多转型机遇。

而关于新能源行业的创业机会,高鹏表明汉能在此方面一直以来关注较多,包括太阳能头盔等项目他们都颇为看好。高鹏在新能源行业有14年经验,涉足过电动车、电池甚至儿童玩具等多个领域的新能源产品。看过太多新能源项目的他表示:“不要因为太阳能而做太阳能,智能和穿戴设备的结合会创造更大的市场空间。”

在“互联网+”的风口下,大数据是热门。关于如何将大数据与新能源有机融合,闫剑锋用自身的技术经验和创业者做了分享。他说,针对一个产品,硬件平台要把可能收到的数据尽早拿到,抢占先机。软件平台传感器收拢数据的过程很重要。对于整个行业目前面临的挑战,闫剑锋在分享中也作了总结:一是确保设备运行数据标准化管理;二是建立数值云平台,实现全生命期信息化;三是建立满足行业标准的公共信息模型。

在创业公开课项目展示环节,共有4家企业上台推荐了自己的项目产品,分别是:南京苏泽电融电力科技有限公司,南京精研新能源科技有限公司,南京墨博云舟信息科技有限公司,南京启湘机电科技有限公司。这其中有做新能源电池的,有做停车项目的,还有致力于商场APP的项目。项目展示结束,现场嘉宾对这4家企业进行了精彩点评,并给出了专业建议。

接下来,在主持人的引导下,三位嘉宾台上就坐,进行了一场主题为“新能源产业如何拥抱互联网”的创业对话。对话中,卢琦就新能源抓住互联网的风口进行了回答,她表示,在新能源产业,目前人才是很重要的,企业的组织架构和效率都依赖于人才。关于什么样的新能源产品能获得高人气,高鹏认为刚需和“酷炫”是必备要素,闫剑锋则提出简单最为重要。整个对话部分将公开课的气氛推向了,在嘉宾们激烈的思想碰撞中,台下的创业者表示获益良多。创业者苗先生是一位62岁的高校教授,去年创业并得到321引进计划扶持的他就向记者表示,这是他第一次参与这样的创业公开课活动,整场听下来受益匪浅。

篇10

关键词: LPC1788; FreeRTOS移植; Emwin移植; LwIP协议栈; 远程控制

中图分类号: TN302?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2015)21?0076?04

LPC1788?based remote intelligent control system of Internet

TAO Junhao, ZHANG Peng, CAI Fei

(Unit 63801 of PLA, Xichang 615042, China)

Abstract: To achieve remote control and data state information collection of laser range?finding system, a LPC1788?based remote intelligent control system of Internet is proposed. The FreeRTOS system is taken as the real?time operating system of remote terminal in this system. The user operation interface is developed based on emWin GUI, and then the network state acquisition and control communication are realized by using LwIP protocol stack. Moreover the acquisition of remote data and state information is realized by adopting DMA mode of the microprocessor with UART. The remote control system has simple structure, high reliability and good stability, and can be extended to other intelligent control systems and logistics?based smart home.

Keywords: LPC1788; FreeRTOS transplant; Emwin transplant; LwIP protocol stack; remote control

0 引 言

随着Internet的广泛应用和物联网技术的飞速发展,基于互联网的远程智能控制技术引起工业界的广泛关注,而嵌入式系统以其低成本、小体积、控制灵活、易集成等特点被广泛应用于工业控制、智能家居等各种场合。LPC1788微控制器正是在这种情况下推出的,其集成了LCD图像控制器和10/100M的以太网EMAC,主要是针对各种高级通信、高质量图像显示等应用场合,是工业自动化、销售网点和医疗诊断应用的理想选择。因而可以用作基于互联网的远程智能控制系统中。

1 系统功能

本文提出的远程智能控制系统是基于一套激光器测距系统的远程控制,该激光器原有操作方式是通过机械按钮按下与抬起方式实现散热开关、发射开关、自检开关、输出频率切换等功能的,并且通过RS 422/RS 485串口输出测距和其他状态信息。为实现远程智能控制,需要设计一套人机交互的远程控制端,实现测距信息和状态的采集、水泵和发射开关以及发射频率切换、测距过量程报警等操作。

为不改变现有电路系统,可以通过网络或RS 422/RS 485工业串口控制继电器的开合来实现按钮的按下与抬起,两者的区别在于传输信号的接口形式不同,而网络接口可以利用现有Internet布线实现更远距离的、更安全的信息传递。状态采集方面,RS 422/RS 485串口和网络接口都可以实现远距离的数据交互,但是RS 422/RS 485串口形式的数据收发更简单灵活。由于受制于现有激光器的电路结构和接口形式,本文采用网络接口实现远程控制,而测距和状态数据收发方面采用RS 422/RS 485串口。

在远程控制端需要设计一个友好的人机交互终端,该终端通过以太网接口和RS 422/RS 485串口与远程激光器系统通信,实现在LCD屏幕上实时显示测距信息和状态、按钮的远程触摸显示、触摸屏校正等功能。为此,选择LPC1788微控制器作为控制核心,该芯片自带以太网接口、UART接口及LCD控制器,可以极大地简化设计。由于终端需要完成网络通信、信息状态采集、信息实时显示、按钮触摸控制等功能,涉及多个进程,若采用大循环模式将使代码复杂化降低编程效率,因而此处采用操作系统模式完成终端程序设计;在信息状态显示和按钮触摸控制方面可以采用图形化的界面来实现,以增加界面的可视性;在网络通信方面可以采用嵌入式的网络通信协议;信息状态采集方面可以采用基于UART的DMA模式实现大量的数据交互。系统的最终结构图如图1所示,图形化的界面示意图如图2所示。

2 实时操作系统的移植[1?3]

为实现网络数据和串口数据的实时传输,需为LPC1788微控制器选择一个合适的嵌入式实时操作系统(RTOS),可供选择的有μC/OS?Ⅲ,FreeRTOS,VxWorks及国产实时操作系统等,相较于其他系统而言,FreeRTOS是一个完全免费的操作系统,而且具有资源占用少、代码公开、可移植、可裁剪、调度策略灵活等特点,可以方便地移植到各种单片机上。作为一个轻量级的操作系统,FreeRTOS提供的功能包括:任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等,因而本文选择以FreeRTOS 8.2.0RC1作为操作系统,开发环境采用Keil MDK?ARM 4.72(以下简称MDK)。

在FreeRTOS移植方面,由于官网代码为每种处理器架构和编译器端口提供了预配置好的应用例程,可以作为移植参考。FreeRTOS代码根目录包括两部分,FreeRTOS Plus包含了除系统外的其他软件单元,本文用到的代码都在FreeRTOS目录中。系统核心代码包含在FreeRTOS/Source目录下的tasks.c,queue.c,list.c三个文件中,从8.0.0版本加入了用于内部任务通信和同步的event_groups.c,同目录下完成软件定时器和协程功能的timers.c和croutine.c为可选文件,所有实时内核的头文件位于FreeRTOS/Source/include目录中。在操作系统接口层方面,每种支持的处理器架构包含了一些架构相关代码位于FreeRTOS/Source/Portable/[compiler]/[architecture]子目录下,对应基于Cortex?M3内核的LPC1788在MDK下接口文件为port.c和portmacro.h。此外,在任务、队列、互斥量、软件定时器以及时间组创建时需要内核分配内存,系统提供了5种内存分配策略位于FreeRTOS/Source/Portable/MemMang子目录下,其中heap_1.c只分配不收回,采用数组方式分配内存;heap_2.c采用最佳拟合算法和链表分配内存但是不合并相邻内存块,可以实现动态创建、删除任务和队列;heap_3.c使用编译器自带malloc()和free()函数实现申请和释放内存;heap_4.c采用首次适配法对回收的内存块进行合并以减少碎片,本文即采用此种方式;heap_5.c除了实现和heap_4.c一样的功能外,还可以在不连续堆栈的内存堆进行内存分配。

在完成以上代码文件移植的基础上,还需要在应用的根目录下为应用加入一个自定义的配置文件Free? RTOSConfig.h,需配置内容可在官网查阅,其主要实现内核的配置和裁剪,如是否采用抢占式调度、任务最大优先级、时钟和滴答频率、是否使用钩子函数、互斥量、二值信号量、任务通知、堆栈溢出检测等以及处理器中断优先级位等。此外,MDK可以将调试输出信息通过printf()函数重定向到串口或者JTAG的ITM端口,实现调试信息可视化。若要实现此功能,需在工程文件中加入Retarget.c和Serial.c两个文件(在MDK安装目录下可找到),然后定义一个打印信号互斥量以便各个任务都可以通过重定向的端口打印调试信息。完成上述文件的移植后就可以创建任务并启动任务调度函数,创建任务时需注意设置合理的栈空间,当前任务的栈空间剩余情况可以通过uxTaskGetStackHighWaterMark()函数检查。

3 显示系统及emWin图形用户界面[4?5]

智能化的远程控制系统除能进行通信控制外还需要一个友好的人机交互界面,为此本文选择7寸电阻触摸屏进行人机交互的设计。电阻触摸屏的选择一方面是由降低设计复杂性决定的,另一方面是出于保证长时间工作稳定性的考虑。由于很多误差源如电子噪声、比例系数及机械不同轴性会影响触摸坐标值,因此需要对触摸屏系统进行校正,考虑到控制系统对按钮位置准确度要求高,校正选择tslib五点式校正算法。控制系统除了显示按钮以外,还需要显示测距信息和状态,并以曲线图的方式显示,为提高开发效率和智能化水平,选择emwin图形用户界面。

emwin图形用户界面是以C语言编写的界面,由图形库、字体库、窗口管理器、控件小工具和PC工具等组成,它能提供高效且独立于处理器和显示器的图形用户界面,用于任何使用图形进行操作的应用。其与单任务和多任务环境、专用操作系统或任何商业RTOS兼容,可以适用于任何尺寸的、具有任何控制显示器和CPU的物理和虚拟显示器。为便于用户开发,恩智浦公司基于LPC1788微控制器对emwin进行了预编译生成了emwin库文件,开发时用户只需要从恩智浦软件论坛下载压缩包就可以获得相关源文件、说明书、辅助设计工具和板级支持例程(BSP),本文使用的版本为5.24h。

移植时需要加入库文件、配置文件和头文件。对于MDK编译器的库文件位于NXP\emWin\emWin_library\Keil目录下,名为emWin_M3.lib,配置文件位于NXP/emWin/emWin_Config目录下,头文件位于NXP/emWin/emWin_header目录下。在目标系统上使用emWin之前,需要对软件进行配置。配置过程详见恩智浦软件官网说明书,其包括GUI配置和LCD配置,GUI配置是对可用功能、默认颜色、字体以及可用存储器进行配置;LCD配置需要定义显示器物理尺寸、显示驱动和颜色转换程序。

移植完成后,为实现图2所示的界面,使用窗口管理器创建两个窗口,一个窗口用于放置控制,另一个窗口放置窗口对象(小工具),包括GRAGPH图形小工具、文本小工具、编辑小工具。在进行触摸校正时,使用GUI_SaveContext()函数保存上下文,然后使用WM_InvalidateWindow()和WM_HideWindow()函数隐藏窗口,在完成屏幕校正后使用WM_ShowWindow()和WM_ValidateWindow()函数恢复窗口并使用GUI_RestoreContext()恢复上下文。此外,为支持汉字显示可以使用GUI_UC_SetEncodeUTF8()函数开启外语支持,emWin的Tool子目录含有U2C.exe可以将UTF?8转换为C编码,然后在需要显示汉字字符串的按钮上使用BUTTON_SetText()函数就可以支持汉字按钮。

4 LWIP网络协议栈[6?8]

LPC1788微控制器以太网模块包含了一个10 Mb/s或100 Mb/s以太网媒体访问控制器,通过DMA硬件加速来优化性能。以太网物理接口通过标准的MII或简化的MII(RMII)接口连接外部PHY芯片,本文采用RMII接口连接LAN8720i芯片对外通信,网络协议栈采用针对嵌入式系统的LwIP轻量级协议栈。LwIP在保证嵌入式产品拥有完整TCP/IP功能的同时,又能保证协议栈对处理器资源的有限消耗,其运行一般只需要几十KB的RAM和40 KB左右的ROM。为提高开发效率,恩智浦提供了LwIP 1.4.0的源码、以太网底层驱动文件LPC17_emac.c以及PHY芯片LAN8720的驱动,用户可以从恩智浦软件论坛下载lwip_lpc?v1.10.zip压缩包获得相关代码和例程。

在移植带FreeRTOS操作系统模拟层时,移植的文件除lwip_lpc\lwip?1.4.0\src文件夹下的源文件外,需要自己编写的文件包括cc.h(主要完成协议栈内部使用的数据类型定义)、lwipopts.h(完成协议栈内核的参数配置)、sys_arch.c以及sys_arch.h(为协议栈提供邮箱、信号量等机制),这些文件在例程中均有参考代码,需要指出的是,以太网描述数组必须将内存定义到用于存储外设数据的片上SRAM或连接到外部存储控制器的SDRAM才能保证描述符和控制符正常收发数据。

在完成上述移植之后就可以创建网络初始化任务和网络通信任务了,初始化代码如下:

board_setup); //RMII端口(GPIO)初始化

tcpip_init(tcpip_init_done_signal,(void *) &tcpipdone);

//创建tcpip_thread进程

while (!tcpipdone) { vTaskDelay(1); }

IP4_ADDR(&gw,192,168,1,1);

IP4_ADDR(&ipaddr,192,168,1,232);

IP4_ADDR(&netmask,255,255,255,0);

netif_add(&lan8720, &ipaddr, &netmask, &gw, NULL, lpc_enetif_init,tcpip_input); //添加网络接口

netif_set_default(&lan8720);

netif_set_up(&lan8720); //建立连接

NVIC_SetPriority(ENET_IRQn,9); //中断优先级设定

NVIC_EnableIRQ(ENET_IRQn);

sys_thread_new("tcpecho_thread", lwip_task, NULL,DEFAULT_THREAD_STACKSIZE, DEFAULT_THREAD_PRIO);

while (1) {

lpc_phy_sts_sm(&lan8720); //PHY芯片状态更新

vTaskDelay(300);}

在网络通信任务中,LPC1788与网络继电器采用UDP协议进行通信,代码如下:

IP4_ADDR(&net_relay,192,168,1,25); //网络继电器地址

conn = netconn_new(NETCONN_UDP);

conn?>recv_timeout=100; //接收超时选项

netconn_bind(conn, IP_ADDR_ANY,7); //绑定端口

while (1) {

while(!(lan8720.flags & NETIF_FLAG_LINK_UP) ) vTaskDelay(50);

netconn_connect(conn, &net_relay,1883);

buf_snd=netbuf_new);

data = netbuf_alloc(buf_snd, 2);

netconn_send(conn, buf_snd); //发送网络命令

netbuf_free(buf_snd);

netconn_recv(conn, &buf_recv); //接收返回参数

vTaskDelay(10);

netbuf_copy(buf_recv, recv[0], buf_recv?>p?>tot_len);

netbuf_delete(buf_recv);

netbuf_delete(buf_snd);

}

5 基于UART?DMA的数据传输

LPC1788的通用DMA控制器支持外设到存储器、存储器到外设和存储器之间的传输,使用通用异步收发器的DMA模式可以极大减少处理器负荷,加速传输速度。而使用恩智浦软件论坛提供的标准固件库可以进一步提高开发效率。LPC1788的UART还可以工作在RS 485模式,要使用DMA方式需要完成端口功能配置、初始化UART及FIFO,GPDMA初始化、设定中断优先级、设定DMA工作参数、使能中断和相应通道,在中断函数给出接收任务的信号量并关闭相应通道,在任务中每接收一次数据都要重新设定下一次DMA接收的工作参数并使能通道。在任务接收到中断给出的信号量之后需要发数据给图像显示进程显示激光测距机的状态信息等参数。

6 结 语

本文提出了一种基于LPC1788的智能控制系统,该系统实现了网络远程控制和状态参数接收,因而可以推广应用到基于物联网的智能家居和其他智能控制系统中。

参考文献

[1] 张龙彪,张果,王剑平,等.嵌入式操作系统FreeRTOS的原理与移植实现[J].信息技术,2012(11):31?34.

[2] YIU J. ARM Coretex?M3权威指南[M].宋岩,译.北京:北京航空航天大学出版社,2009.

[3] 刘滨,王琦,刘丽丽.嵌入式操作系统FreeRTOS的原理与实现[J].单片机与嵌入式系统应用,2005(7):8?11.

[4] 李昕泽,邓中华.一种工业远程实时监控系统的实现[J].单片机与嵌入式系统应用,2014,14(1):51?53.

[5] 宋玉贵,尹艳玲.基于LPC1788 emWin中文显示的设计与研究[J].工具技术,2013,47(7):24?26.

[6] 赵国锋,马文武.基于LWIP的嵌入式网络系统设计与实现[J].微计算机信息,2008,24(23):59?61.