基于Android的光伏電站智能運(yùn)維系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文基于Android手機(jī)平臺(tái)作為研究開(kāi)發(fā)對(duì)象，根據(jù)光伏電站智能運(yùn)維功能要求，設(shè)計(jì)了一款能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控光伏電站信息的智能運(yùn)維系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)包括前端人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)和后端數(shù)據(jù)交互業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)能夠高效、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控各個(gè)電站信息，為用戶管理及檢修維護(hù)提供極大便利。

關(guān)鍵詞： Android;實(shí)時(shí)監(jiān)控;光伏電站;智能運(yùn)維

引言

Android是基于Linux開(kāi)放性內(nèi)核的操作系統(tǒng)，目前Android平臺(tái)手機(jī)已經(jīng)滲透到我們生活中，尤其是近五年來(lái)，基于Android平臺(tái)的智能終端電子產(chǎn)品在我們生活的各個(gè)角落隨處可見(jiàn)。據(jù)2019年統(tǒng)計(jì)，Android系統(tǒng)在手機(jī)市場(chǎng)占有率排第一。

在應(yīng)用越來(lái)越廣泛的智能終端市場(chǎng)，如果能夠應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，對(duì)工業(yè)設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)控，將極大地方便管理人員進(jìn)行全面信息獲取以及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員維修作業(yè)。因此，本文提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于Android系統(tǒng)的移動(dòng)終端遠(yuǎn)程監(jiān)控光伏電站智能運(yùn)維系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)整體框架采用C/S模式，即客戶端/服務(wù)器模式。其中，客戶端一方面與用戶進(jìn)行交互，提供良好的人機(jī)交互;另一方面與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，服務(wù)器向客戶端提供數(shù)據(jù)下載，客戶端也可以向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求。

在本光伏項(xiàng)目中，目前正在開(kāi)發(fā)的有三個(gè)電廠：利德電站、醴陵電站和時(shí)代變流站。電站數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)如電站功率以及逆變器電壓電流等，該數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)椒?wù)器端;非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)如告警信息、歷史故障、累計(jì)發(fā)電量等數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在某個(gè)固定時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送。

本論文設(shè)計(jì)的光伏電站運(yùn)維軟件項(xiàng)目架構(gòu)分三層架構(gòu)：顯示層是系統(tǒng)圖形層，提供用戶交互界面;數(shù)據(jù)處理層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)解析以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理又分非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理;數(shù)據(jù)訪問(wèn)層提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，包括HTTP接口和WebSocket接口。

2 系統(tǒng)功能及其實(shí)現(xiàn)

2.1 服務(wù)器端功能

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能：服務(wù)器為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能，存儲(chǔ)各個(gè)電站的實(shí)時(shí)功率、裝機(jī)容量、累計(jì)發(fā)電量、逆變器數(shù)量、功率等數(shù)據(jù)，同時(shí)存儲(chǔ)著用戶信息。

數(shù)據(jù)處理功能：服務(wù)器通過(guò)接收從光伏電站無(wú)線模塊發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)流進(jìn)行解析處理。當(dāng)服務(wù)器接收到客戶端的數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)接口協(xié)議，將處理后的數(shù)據(jù)反饋到客戶端。服務(wù)器還對(duì)告警信息進(jìn)行篩選，對(duì)電站按日、月、年的發(fā)電量統(tǒng)計(jì)等操作。

2.2 客戶端功能

客戶端功能的實(shí)現(xiàn)主要分為兩個(gè)部分，一是數(shù)據(jù)交互的實(shí)現(xiàn)，一是應(yīng)用軟件APP人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器端，客戶端需要和服務(wù)器建立通信以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

客戶端和服務(wù)器數(shù)據(jù)交互采用了兩種協(xié)議，分別是：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸采用了WebSocket協(xié)議，非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸采用了HTTP協(xié)議。

人機(jī)交互界面：本軟件主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏電站的手機(jī)監(jiān)控，用戶可通過(guò)手機(jī)隨時(shí)隨地查看光伏電站的詳細(xì)信息。該應(yīng)用軟件APP的基本功能界面結(jié)構(gòu)包括用戶登陸、歡迎界面、電站級(jí)信息界面、設(shè)備監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、告警記錄、行業(yè)資訊等。

從界面結(jié)構(gòu)看，設(shè)計(jì)分為電站主要信息展示，逆變器組監(jiān)視以及智能電源信息實(shí)時(shí)刷新展示，告警記錄按篩選過(guò)濾條件顯示，電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)以及節(jié)能減排顯示，各個(gè)界面之間的切換可以通過(guò)滑動(dòng)或者點(diǎn)擊分類按鈕欄進(jìn)行選擇。

從數(shù)據(jù)層面看，設(shè)計(jì)主要分為電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)功率、今日發(fā)電量、逆變器功率計(jì)發(fā)電量、智能電源的輸入輸出電壓及電流等;非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括電站裝機(jī)容量、累計(jì)發(fā)電量、故障及告警記錄信息、以及節(jié)能減排量。

3 系統(tǒng)展示

用戶登錄成功之后，默認(rèn)進(jìn)入的是電站級(jí)信息界面，該界面顯示的內(nèi)容數(shù)據(jù)是用戶最關(guān)注的信息，如電站名字、電站是否正常運(yùn)行、裝機(jī)容量以及累計(jì)發(fā)電量、電站的實(shí)時(shí)發(fā)電功率，在線形圖中可以實(shí)時(shí)觀察它的變化趨勢(shì)，以及當(dāng)天發(fā)電量，在柱狀圖中可以查看當(dāng)天發(fā)電情況。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的更新變化頻率為2秒變化一次，在手機(jī)終端上能夠較好的看到數(shù)據(jù)變化情況。

統(tǒng)計(jì)報(bào)表頁(yè)面中，主要分為兩個(gè)部分內(nèi)容顯示，一是發(fā)電量統(tǒng)計(jì)顯示，一是節(jié)能減排數(shù)據(jù)展示。發(fā)電量統(tǒng)計(jì)采用柱狀圖來(lái)表示，圖中數(shù)據(jù)包括實(shí)際發(fā)電量和理論發(fā)電量。發(fā)電量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以按日、月、年、總四個(gè)級(jí)別查看。通過(guò)對(duì)日、月、年、總各個(gè)時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)及分析，可以了解電站在不同時(shí)間段內(nèi)發(fā)電量情況，這對(duì)于用戶來(lái)估計(jì)、預(yù)算等方面提供參考。

故障波形顯示界面中，用戶可以查看設(shè)備模塊的三相輸出電流、電網(wǎng)線電壓、柜內(nèi)溫度、模塊溫度、預(yù)留兼容差分信號(hào)、以及故障波形等數(shù)據(jù)。對(duì)于這些波形數(shù)據(jù)，用戶可以根據(jù)需要查看對(duì)應(yīng)的信息。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)是一款基于Android平臺(tái)開(kāi)發(fā)的光伏電站運(yùn)維應(yīng)用軟件系統(tǒng)，它具有與用戶交互的界面，界面簡(jiǎn)潔美觀易于操作。功能上，能夠?qū)崟r(shí)查看電站信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障及告警記錄、電站發(fā)電量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及其他信息。該應(yīng)用軟件完成了客戶提出的功能要求，方便了管理人員對(duì)光伏電站信息的監(jiān)視查看以及為現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員檢修作業(yè)提供幫助。

該應(yīng)用軟件后期還可以進(jìn)一步優(yōu)化性能，提升用戶體驗(yàn)，提高數(shù)據(jù)傳輸安全級(jí)別，增加設(shè)備操控功能，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)維提供便利。

5 參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：周賢民（1990- ），男，漢族，湖南衡陽(yáng)，初級(jí)工程師，碩士研究生。研究方向：工業(yè)傳動(dòng)及軌道交通自動(dòng)化裝置及控制系統(tǒng)。

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