基于web和zigbee技术的光伏监控系统的设计

郭 　 丽

(安徽电子信息职业技术学院 软件学院，安徽 蚌埠 233000)



基于web和zigbee技术的光伏监控系统的设计

郭 丽

(安徽电子信息职业技术学院 软件学院，安徽 蚌埠 233000)

摘要：基于web和zigbee技术的发电实时监控系统的硬件部分利用电容器、传感器、高性能RF收发器等元件，软件部分中Asp.net采用C#语言进行编译，利用sql 2000或2005进行数据库存档，实现了数据实时异地查看。本系统极大提高了系统的发电效率，实现了数据实时存储和异地监控。

关键词：光伏发电；监控系统；web技术；zigbee网络

现代社会工业技术的发展越来越快，人口越来越多，使地球上的不可再生资源(如能源)越来越紧缺。将光伏发电技术应用于家庭式发电可以减少多种有害气体的排放，是纯净无污染的能源，取之不尽用之不竭的[1]。使用无污染的太阳能并将光伏发电技术推广势在必行[2]。传统的光伏发电及其监控系统存在技术陈旧、数据传递慢、只能在本地监控等问题[3]。为此，本文提出家庭模式为切入点的、基于web和zigbee网络技术的光伏发电监控系统的设计方案。

在设计前，先对案例家庭一天所使用的电量进行估算，按照需求进行光伏组件的铺设，根据案例家庭所在区域测试太阳能电池板的最佳倾斜角度，以期达到最高的使用效率[4]，监控系统具体方案如下。

1一般家庭用电量估算

设案例家庭的面积为200 m2，具备基本家庭常用电器，根据各种参数进行估算，按照需求进行相关系统设置，估算情况如表1所示。

2光伏组件和用电器的连接设计

将光伏组件、蓄电池和用电器经过最佳角度测试后通过控制器连接。当有光照条件时，光伏组件开始工作并对蓄电池进行充电，这一过程经控制器控制。当用电器需要工作时，蓄电池放电使用电器开始工作[5]。整个过程可同时进行，也可在不同时间分别进行。

表1　家庭日均用电量估算

3监控系统的设计与实现

由于整个体系实现了照明系统与监控系统中心之间实时信息交互的智能化监控、调度和管理[6]，若发现异常数据便可以进行报警和定位。本监控系统选用CC2530芯片作为硬件模块，可以支持下载功能，也允许系统进行程序编制。各个硬件单元，如控制器、电池组、通信连接组件等都需要耗用大量的电力，而太阳能电池板供电有限，所以在进行各部件选择连接时一定要尽可能地将损耗降到最低，使用一些功损率较低的元器件[7]。连接点结构如图1所示。

其中，芯片、收发器、电容器等元件的选择及其组成的无线传感结构设计如图2所示。

在此zigbee网络系统中，由于每一个节点都可以向下一个节点传递信号，也可以将信息进行接收并发送出去，因此可以与外部进行交流通信[6]。对相关数据进行监控的同时，提高系统的运行效率是本系统需要解决的另一项重要任务。Asp.net利用C#语言进行编译，C#是一种直接面向对象的语言，是目前兼顾系统开发和应用开发最佳也是最实用的语言工具，选择它进行编译将有效提高系统的运行效率，达到事半功倍的效果。监控流程图如图3所示。当家庭使用者发出信号时，asp.net通过判定指令的正确性进行处理，若指令无误将返回使用者[8]，应用sql server 2000或者sql server 2005采集数据[9]，这样就可以直接查看监控系统的运行状态及实时更新的数据。

4系统安全性设计

系统用户在进入监控系统的浏览器页面时，其安全性问题也不容忽视[10]。因此，在本发电系统的监控模块下，设置使用“用户的管理员”机制，做到用户名称与相关的密码保护，并在浏览器页面中进行输入检测。用户等级不同所具备的权限也不同，利用sql 2000或2005进行基础数据即用户数据的录入，再利用之前C#编写的程序进行测试核对，如果信息一致则允许用户登录，反之则无法进入系统。

本文在基于web与zigbee技术相结合的基础上，以家庭模式为切入点完成了光伏发电监控系统的设计。该系统提高了系统的发电效率，实现了数据的实时存储和异地监控。由于系统使用“用户管理员”机制，其安全性也得到了保证。

参考文献:

[1] 阮晓东.分布式光伏发电关键问题:储能技术 [J]. 太阳能, 2013(04):6-8.

[2] 毛亮. 我国发展太阳能光伏发电的必要性及技术分析[J]．科技传播, 2011(10):66.

[3] 张轶,鲁国起,张焰,等. 光伏电站并网对电网可靠性的影响[J].华东电力,2010(5):700-706.

[4] 缪进荣.太阳能光伏电站监控系统的研究与实现[D]．北京：北京交通大学,2012:22-25.

[5] 李碧君,方勇杰, 等.光伏并网面临的问题与对策[J].电网与清洁能源,2010(4):52-59.

[6] 鞠振河. 太阳能光伏产业化现状与技术分析[J]. 阳光能源, 2009(03):42-43.

[7] 王长贵,王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京:化学工业出版社,2009:106-108.

[8] 王兆宇,艾芊.太阳能光伏建筑一体化技术的应用分析 [J]. 华东电力, 2011(03):49-50.

[9] 郭勇.光伏并网发电系统关键技术研究 [D]. 南京:南京航空航天大学, 2010:40-41.

[10] 段宇涵. 户用独立光伏发电系统在陕西地区的选型设计[J]. 农村电气化, 2011(02):54-55.

Design of Photovoltaic Monitoring System Based on ZigBee and Web

GUO Li

(Anhui Electronic Information Software College of Career Technical College, Bengbu 233000, China)

Abstract:A real-time monitoring system is designed based on web and zigbee technology. The hardware parts are composec of capacitors, sensors, high-performance RF transceiver and other components. The software section of Asp.net is realized with C # language compiler, sql 2000 or 2005 database archiving. The data can be viewed real-time remote. The system greatly improves the power efficiency. It realized the functions of real-time data storage and remote monitoring.

Key words:PV, monitoring system, web technology, zigbee network

中图分类号：TM914 ; TP393.0

文献标识码：A

文章编号：1007-4260(2015)01-0050-02

DOI：10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2015.01.014

作者简介：郭丽,女,安徽蚌埠人,硕士,安徽电子信息职业技术学院讲师，主要从事光伏发电技术、计算机技术等方面的研究。

基金项目：安徽高校省级科学研究项目(KJ2013B017)。

收稿日期：2014-03-16