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

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)電實時監(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#語言進(jìn)行編譯，利用sql 2000或2005進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存檔，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時異地查看。本系統(tǒng)極大提高了系統(tǒng)的發(fā)電效率，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時存儲和異地監(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)代社會工業(yè)技術(shù)的發(fā)展越來越快，人口越來越多，使地球上的不可再生資源(如能源)越來越緊缺。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，是純凈無污染的能源，取之不盡用之不竭的[1]。使用無污染的太陽能并將光伏發(fā)電技術(shù)推廣勢在必行[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)計方案。

在設(shè)計前，先對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)域測試太陽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

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

表1　家庭日均用電量估算

3監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

由于整個體系實現(xiàn)了照明系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)中心之間實時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，而太陽能電池板供電有限，所以在進(jìn)行各部件選擇連接時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線傳感結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示。

在此zigbee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，由于每一個節(jié)點(diǎn)都可以向下一個節(jié)點(diǎn)傳遞信號，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]。對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控的同時，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率是本系統(tǒng)需要解決的另一項重要任務(wù)。Asp.net利用C#語言進(jìn)行編譯，C#是一種直接面向?qū)ο蟮恼Z言，是目前兼顧系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用開發(fā)最佳也是最實用的語言工具，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)出信號時，asp.net通過判定指令的正確性進(jìn)行處理，若指令無誤將返回使用者[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)及實時更新的數(shù)據(jù)。

4系統(tǒng)安全性設(shè)計

系統(tǒng)用戶在進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)的瀏覽器頁面時，其安全性問題也不容忽視[10]。因此，在本發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控模塊下，設(shè)置使用“用戶的管理員”機(jī)制，做到用戶名稱與相關(guān)的密碼保護(hù)，并在瀏覽器頁面中進(jìn)行輸入檢測。用戶等級不同所具備的權(quán)限也不同，利用sql 2000或2005進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)即用戶數(shù)據(jù)的錄入，再利用之前C#編寫的程序進(jìn)行測試核對，如果信息一致則允許用戶登錄，反之則無法進(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。該系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的發(fā)電效率，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時存儲和異地監(jiān)控。由于系統(tǒng)使用“用戶管理員”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

中圖分類號：TM914 ; TP393.0

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-4260(2015)01-0050-02

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

作者簡介：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)、計算機(jī)技術(shù)等方面的研究。

基金項目：安徽高校省級科學(xué)研究項目(KJ2013B017)。

收稿日期：2014-03-16