基于互聯(lián)網(wǎng)+光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)中的移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

尹汪宏 蔣家新

摘 要 隨著光伏發(fā)電的不斷發(fā)展，對(duì)于光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的需求也日益迫切，“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代， “互聯(lián)網(wǎng)+”的理念已經(jīng)轉(zhuǎn)化為科技生產(chǎn)的動(dòng)力，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的升級(jí)發(fā)展，本文結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)提出了一種針對(duì)分散光伏發(fā)電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析、處理，查看實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，并通過(guò)移動(dòng)APP對(duì)光伏電站運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控及日常管理的應(yīng)用技術(shù)。

關(guān)鍵詞 互聯(lián)網(wǎng)+ 光伏發(fā)電站 數(shù)據(jù)采集傳輸單元 TCP協(xié)議 UDP協(xié)議

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.09文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

隨著光伏發(fā)電的不斷發(fā)展，對(duì)于光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的需求也日益迫切，“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代， “互聯(lián)網(wǎng)+”的理念已經(jīng)轉(zhuǎn)化為科技生產(chǎn)的動(dòng)力，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的升級(jí)發(fā)展，本文結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)提出了一種針對(duì)分散光伏發(fā)電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析、處理，查看實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，并通過(guò)移動(dòng)APP對(duì)光伏電站運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控及日常管理的應(yīng)用技術(shù)。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1總體設(shè)計(jì)思路

光伏組件在接收充分光照后產(chǎn)生的太陽(yáng)能通過(guò)蓄電池存儲(chǔ)轉(zhuǎn)化成電能，夜晚光照度減弱，蓄電池開(kāi)始對(duì)用電器進(jìn)行供電，循環(huán)往復(fù)工作，節(jié)省了非可再生資源，同時(shí)光伏發(fā)電的線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作方便，環(huán)保無(wú)污染，更節(jié)省了大量的人工?；诨ヂ?lián)網(wǎng)+的光伏發(fā)電管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)分散的光伏發(fā)電站網(wǎng)絡(luò)化統(tǒng)一管理。

本系統(tǒng)運(yùn)行中，通過(guò)數(shù)據(jù)采集傳輸單元控制光伏電站數(shù)據(jù)采集控制單元，實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏發(fā)電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)等并通過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)接入方式，接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，將參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送至后臺(tái)服務(wù)器，本地監(jiān)控控制系統(tǒng)使用光伏發(fā)電監(jiān)控主機(jī)對(duì)服務(wù)器接收到的數(shù)據(jù)分類(lèi)匯總、分析、處理，生成圖表等并進(jìn)行分析處理。手機(jī)監(jiān)控APP端可以同步監(jiān)控主機(jī)，顯示數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析、獲取運(yùn)行參數(shù)、查看實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，對(duì)光伏電站進(jìn)行日常管理，不僅可以做到實(shí)時(shí)、移動(dòng)監(jiān)控，更可以降低運(yùn)營(yíng)成本，減少開(kāi)支?？傮w結(jié)構(gòu)如圖一所示，具體實(shí)現(xiàn)的功能包括如下幾個(gè)方面：光伏電站數(shù)據(jù)采集控制單元、數(shù)據(jù)采集傳輸單元、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、后臺(tái)服務(wù)器、光伏發(fā)電監(jiān)控主機(jī)、手機(jī)APP。

1.2光伏電站數(shù)據(jù)采集控制、傳輸單元硬件設(shè)計(jì)

光伏電站數(shù)據(jù)采集控制傳輸單元主要是由溫度傳感器、光傳感器、溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、數(shù)字電位器、電磁繼電器、STM32F106單片機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接入模塊及電路的接口部分組成。數(shù)據(jù)采集監(jiān)控單元模塊將現(xiàn)場(chǎng)溫濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)向風(fēng)速以及發(fā)電單元發(fā)電參數(shù)等等通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，發(fā)送至后臺(tái)服務(wù)器。同時(shí)，控制傳輸單元接收監(jiān)控主機(jī)發(fā)送的各種控制命令，能遠(yuǎn)程控制發(fā)電模塊的運(yùn)行。

后臺(tái)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、監(jiān)控和控制系統(tǒng)的部署，及連接控制端，為光伏電站數(shù)據(jù)采集單元與監(jiān)控系統(tǒng)之間建立聯(lián)系。后臺(tái)服務(wù)器主要功能模塊如圖2所示。

1.3移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

手機(jī)監(jiān)控APP基于Android系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)通過(guò)TCP協(xié)議及UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)APP與網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)的APP通信控制模塊通信。APP可以實(shí)時(shí)訪問(wèn)后臺(tái)服務(wù)器，對(duì)光伏電站運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和控制操作，提供方便、快捷、實(shí)時(shí)地操作。手機(jī)APP客戶(hù)端軟件總體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

客戶(hù)端軟件通過(guò)TCP協(xié)議對(duì)遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)現(xiàn)登錄及客戶(hù)端基本參數(shù)的傳輸。在完成客戶(hù)端基本運(yùn)行參數(shù)傳輸處理之后，通過(guò)UDP協(xié)議同步監(jiān)控主機(jī)參數(shù)，顯示光伏發(fā)電模塊數(shù)據(jù)，獲取運(yùn)行參數(shù)查看實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，對(duì)光伏電站進(jìn)行日常管理監(jiān)控。

2系統(tǒng)測(cè)試分析及結(jié)論

移動(dòng)監(jiān)控APP模塊，是光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)研究課題中，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)子模塊，為系統(tǒng)監(jiān)控管理者提供移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)。系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)監(jiān)控采集模塊通過(guò)對(duì)各種傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集并通過(guò)GPRS遠(yuǎn)程傳輸模塊將采集結(jié)果傳輸至后臺(tái)服務(wù)器，移動(dòng)監(jiān)控APP能實(shí)時(shí)與后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行交互，實(shí)時(shí)顯示指定發(fā)電模塊運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)應(yīng)用需要可向監(jiān)控模塊發(fā)送控制命令對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，移動(dòng)監(jiān)控APP模塊各項(xiàng)參數(shù)及遠(yuǎn)程控制的傳輸、顯示總體達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，下一步將在現(xiàn)有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多機(jī)位實(shí)時(shí)監(jiān)控，組網(wǎng)發(fā)電調(diào)度控制研發(fā)。

基金項(xiàng)目：安徽省教育廳安徽省級(jí)重點(diǎn)自然科學(xué)研究項(xiàng)目資助“基于互聯(lián)網(wǎng)+的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”（項(xiàng)目編號(hào)：KJ2017A666）。

作者簡(jiǎn)介：尹汪宏（1976.8-），男，漢族，安徽宿松人，安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院軟件學(xué)院，副教授，研究方向：計(jì)算機(jī)軟件及理論，人工智能技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 尚德威，張麗紅，倪晉平.基于單片機(jī)控制的嵌入式低功耗調(diào)制解調(diào)器[J].電子產(chǎn)品世界，2003（01）：61-66.

[2] 陳美謙等.基于GPRS的公共照明智能化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2010，9（09）：114-131.

[3] 楊玉紅.嵌入式低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的探求[J].計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件及應(yīng)用，2010（09）：29-30.

[4] 杜金其等.并網(wǎng)光伏電站電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2013（05）.

[5] 邢毓華等.分布式光伏充電站W(wǎng)eb實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2017，25（03）.