基于web和zigbee技術(shù)的光伏監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

郭 　 麗

(安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 軟件學(xué)院，安徽 蚌埠 233000)

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基于web和zigbee技術(shù)的光伏監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

郭 麗

(安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 軟件學(xué)院，安徽 蚌埠 233000)

摘要：基于web和zigbee技術(shù)的發(fā)電實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分利用電容器、傳感器、高性能RF收發(fā)器等元件，軟件部分中Asp.net采用C#語(yǔ)言進(jìn)行編譯，利用sql 2000或2005進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存檔，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)異地查看。本系統(tǒng)極大提高了系統(tǒng)的發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和異地監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；監(jiān)控系統(tǒng)；web技術(shù)；zigbee網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，人口越來(lái)越多，使地球上的不可再生資源(如能源)越來(lái)越緊缺。將光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于家庭式發(fā)電可以減少多種有害氣體的排放，是純凈無(wú)污染的能源，取之不盡用之不竭的[1]。使用無(wú)污染的太陽(yáng)能并將光伏發(fā)電技術(shù)推廣勢(shì)在必行[2]。傳統(tǒng)的光伏發(fā)電及其監(jiān)控系統(tǒng)存在技術(shù)陳舊、數(shù)據(jù)傳遞慢、只能在本地監(jiān)控等問(wèn)題[3]。為此，本文提出家庭模式為切入點(diǎn)的、基于web和zigbee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

在設(shè)計(jì)前，先對(duì)案例家庭一天所使用的電量進(jìn)行估算，按照需求進(jìn)行光伏組件的鋪設(shè)，根據(jù)案例家庭所在區(qū)域測(cè)試太陽(yáng)能電池板的最佳傾斜角度，以期達(dá)到最高的使用效率[4]，監(jiān)控系統(tǒng)具體方案如下。

1一般家庭用電量估算

設(shè)案例家庭的面積為200 m2，具備基本家庭常用電器，根據(jù)各種參數(shù)進(jìn)行估算，按照需求進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)設(shè)置，估算情況如表1所示。

2光伏組件和用電器的連接設(shè)計(jì)

將光伏組件、蓄電池和用電器經(jīng)過(guò)最佳角度測(cè)試后通過(guò)控制器連接。當(dāng)有光照條件時(shí)，光伏組件開(kāi)始工作并對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，這一過(guò)程經(jīng)控制器控制。當(dāng)用電器需要工作時(shí)，蓄電池放電使用電器開(kāi)始工作[5]。整個(gè)過(guò)程可同時(shí)進(jìn)行，也可在不同時(shí)間分別進(jìn)行。

表1　家庭日均用電量估算

3監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

由于整個(gè)體系實(shí)現(xiàn)了照明系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)中心之間實(shí)時(shí)信息交互的智能化監(jiān)控、調(diào)度和管理[6]，若發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)便可以進(jìn)行報(bào)警和定位。本監(jiān)控系統(tǒng)選用CC2530芯片作為硬件模塊，可以支持下載功能，也允許系統(tǒng)進(jìn)行程序編制。各個(gè)硬件單元，如控制器、電池組、通信連接組件等都需要耗用大量的電力，而太陽(yáng)能電池板供電有限，所以在進(jìn)行各部件選擇連接時(shí)一定要盡可能地將損耗降到最低，使用一些功損率較低的元器件[7]。連接點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中，芯片、收發(fā)器、電容器等元件的選擇及其組成的無(wú)線(xiàn)傳感結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

在此zigbee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，由于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞信號(hào)，也可以將信息進(jìn)行接收并發(fā)送出去，因此可以與外部進(jìn)行交流通信[6]。對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控的同時(shí)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率是本系統(tǒng)需要解決的另一項(xiàng)重要任務(wù)。Asp.net利用C#語(yǔ)言進(jìn)行編譯，C#是一種直接面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，是目前兼顧系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)最佳也是最實(shí)用的語(yǔ)言工具，選擇它進(jìn)行編譯將有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，達(dá)到事半功倍的效果。監(jiān)控流程圖如圖3所示。當(dāng)家庭使用者發(fā)出信號(hào)時(shí)，asp.net通過(guò)判定指令的正確性進(jìn)行處理，若指令無(wú)誤將返回使用者[8]，應(yīng)用sql server 2000或者sql server 2005采集數(shù)據(jù)[9]，這樣就可以直接查看監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及實(shí)時(shí)更新的數(shù)據(jù)。

4系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)

系統(tǒng)用戶(hù)在進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)的瀏覽器頁(yè)面時(shí)，其安全性問(wèn)題也不容忽視[10]。因此，在本發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控模塊下，設(shè)置使用“用戶(hù)的管理員”機(jī)制，做到用戶(hù)名稱(chēng)與相關(guān)的密碼保護(hù)，并在瀏覽器頁(yè)面中進(jìn)行輸入檢測(cè)。用戶(hù)等級(jí)不同所具備的權(quán)限也不同，利用sql 2000或2005進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)即用戶(hù)數(shù)據(jù)的錄入，再利用之前C#編寫(xiě)的程序進(jìn)行測(cè)試核對(duì)，如果信息一致則允許用戶(hù)登錄，反之則無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)。

本文在基于web與zigbee技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，以家庭模式為切入點(diǎn)完成了光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和異地監(jiān)控。由于系統(tǒng)使用“用戶(hù)管理員”機(jī)制，其安全性也得到了保證。

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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

中圖分類(lèi)號(hào)：TM914 ; TP393.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1007-4260(2015)01-0050-02

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

作者簡(jiǎn)介：郭麗,女,安徽蚌埠人,碩士,安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事光伏發(fā)電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的研究。

基金項(xiàng)目：安徽高校省級(jí)科學(xué)研究項(xiàng)目(KJ2013B017)。

收稿日期：2014-03-16