基于JSP的光伏发电监控系统的设计

论文总字数：20038字

目 录

1、引言 3

2、基于Web的光伏监控系统的研究现状 3

2.1国外研究现状 3

2.2国内研究现状 4

3、光伏发电监控系统的总体设计 5

3.1太阳能光伏发电系统简介 5

3.1.1太阳能光伏发电的原理以及分类 5

3.1.2太阳能光伏发电系统的组成 5

3.2光伏监控系统的总体设计 5

3.3光伏监控的系统的功能要求 6

3.4光伏监控系统设计方案 6

3.4.1光伏监控系统的拓扑结构以及硬件电路 6

3.4.2光伏监控系统功能结构 7

3.4.3 开发光伏监控系统软件的方法 8

4、现场监控系统的设计 8

4.1数据通信模块的设计 8

4.1.1串口通信简介 8

4.1.2串口通信的参数设置 8

4.2数据采集模块设计 9

4.3数据库设计 10

4.3.1数据库需求分析 10

4.3.2 数据库结构设计 10

4.3.3 数据库具体的设计实现 10

5、基于Jsp的监控系统的设计 12

5.1 B/S架构的远程监控系统 12

5.1.1 Java中的B/S体系结构分析 13

5.1.2 监控系统的开发环境 13

5.1.3多线程技术的应用 15

5.2系统框架应用与配置 15

5.2.1 spring配置详解 15

5.2.2 mybatis的应用详解 17

5.2.3 servlet的应用 17

5.3 系统视图设计 18

5.4 数据库的访问 19

6、实验结果测试及分析 19

6.1 硬件数据采集的测试及验证 20

6.2系统软件设计的测试及验证 22

7、结论 24

基于Jsp的光伏发电监控系统

平小伟

，China

Abstract：This article from the current solar photovoltaic monitoring system based on market demand, using the B/S structure, Java language development of photovoltaic power generation monitoring system based on simulation software. Using photovoltaic device photovoltaic panel data acquisition chip, complete the design of photovoltaic monitoring system. This breaks the traditional photovoltaic monitoring system design and development model, using MyEclipse as development tool, combined with the rapid development of open the popular framework, the development of low cost, easy to maintain and upgrade the photovoltaic power generation monitoring system.

Key words：solar energy; B/S structure;Java; monitoring system

1、引言

目前，投入使用的光伏监控系统大多为实现光伏的并网而生，能够很好的管理光伏设备的入网与退网，监控整个电网的运行状态，然而却不适合应用于小型光伏设备的管理。因此，目前国内外需要重视的就是对小型光伏设备的日常管理，需要改进技术去监控小型光伏设备的状态，保证其运行的安全可靠性。

近年来，我国随着我国不断提出的支持光伏产业的发展的政策，我国光伏产业的发展如日中天。2020年，我国太阳能发电的并网装机容量将达到1.1亿千瓦以上[1]。与此同时，我们应该也可以关注到现在越来越多的厂商开始进入光伏发电这个大市场。到目前为止，单从光伏监控系统来说，很多的厂商对光伏发电的并网定制了远程监控系统，这大大方便了光伏电站日常对光伏设备的管理与维护，同时也为光伏并网提供了更高的安全保障。然而，随着人们对于环保以及清洁能源认识的提示，并且在国家有着相应政策的扶持下大环境下，越来越多的光伏设备将会投入到人们的日常生产生活当中。虽然很多的民用光伏设备不需要有太多的人员管理，也无需对光伏发电的状况进行实时的监控监测，但为了更好让民众在这样一个全民环保的时代感受到光伏发电魅力以及给生活带来的便捷，针对于民用小型光伏设备的监控系统的设计也就成为了一种需求。

本课题结合时下Web开发新技术，开发具有实际应用意义的系统，是对光伏发电监控系统的一个新的思路。通过向用户提供开放的光伏设备的监控管理平台，让用户实现对投入使用的光伏设备的监控和维护，提高光伏设备运行中的可靠性及稳定性，并且让用户在使用设备的过程中切身感受到光伏设备带来的收益，这对在国内推广光伏发电将有很好的作用。同时，本课题的研究也对新时代下如何保证民用光伏设备的安全可靠运行有着非常重要的意义。

本文主要研究基于WEB的光伏监控系统的设计，主要包括硬件数据采集电路的设计以及上机位软件监控系统的设计。硬件采集电路部分，采用STM32作为单片机主控芯片，对光伏板的输出电压电流功率数据进行采集，使用USB转串口实现与上机位的数据通信。系统软件部分，采用Java语言开发，结合时下流行的快速开发框架，实现对数据采集分析，图形报表，以及故障通知等功能。

2、基于Web的光伏监控系统的研究现状

2.1国外研究现状

目前，国外对基于web的远程监控系统的研究已经比较的深入。例如，美国国航局与德州四所高校在1993年，为了解决机器人的管控问题，第一次尝试了远程控制。在航天局通过网络远程控制位于异地的机器人，同时对实现的数据进行统计分析。美国南加州大学在1994年完成的Mercury项目，针对于考古领域，该项目实现了通过网络以及浏览器在文物挖掘时使用机械臂进行[2]。

早在1996年，美国NorthAndover公司率先实现了利用可编程控制器与网络相连，实现早期的工业控制。这种控制模式，是基于网络通信协议的，使用浏览器实现客户端与设备之间的数据通信。这便是早期的基于Web的监控系统的模型。初期的这种模式，只能通过浏览器控制设备的开启与关闭或对设备参数进行设定，实际而言，浏览器并没有实现对设备的直接控制，设备的实际控制权任然在PLC端。这样的模式后来在结合了传感器后有了新的应用方式，客户端通过浏览器远程与设备的传感器实现对话，利用现场总线技术实现数据的传输，PC机中存入原始数据，与设备运行期间的实时数据进行比对，以用于检测设备故障，了解设备运行状态及时对设备参数的设置做出相应的调整。

其后，美国波音公司为了解决故障的预警问题，改进了前人使用的模式，通过浏览器对设备的参数进行分析，使用网络传输远程探测的设备故障的数据，在本地对数据进行分析时，通过算法严格的分析出设备当前的状态，达到对设备故障进行探测和检修的目的。同时期，加拿大技术研发人员，通过以太网进行设备故障的诊断、检修以及维护，定时传输现场监控录像，并对服务请求和设备状态进行监控，通过网络与浏览器实时显示设备的生产运行过程。这样的也并没有针对于设备的控制开发出专门的线路，实现对设备的控制。

发展至今，美国曾利用网上工程实验室提供了一系列的远程控制实验。例如实现对压力、温度、速度等参数的实验控制。这项实验中，使用了服务器连接客户机客户机连接具体设备的模式。用户可用个浏览器对设备的参数进行设定，然后通过服务器将这些参数发送到客户机，通过客户机控制相应的设备进行具体的实验操作，然后利用设备将实验数据通过客户机再传送到服务器，服务器对数据进行处理后生成实验结果图，再发送给客户机进行显示[3]。这便是现今用到的web控制的原型结构，即客户机控制设备，服务器对客户机的请求给予响应，实现对数据的处理加工后再反馈给客户机进行显示。

2.2国内研究现状

目前，国内对于基于Web的远程监控系统的研究也有了一定的成果。例如：为改进油田监控系统，吕浩杰等使用了Web技术开发了新的浏览器服务器模式的系统；贾智平等通过ActiveX技术融合了Internet技术和电力监控系统技术，研究出了一种新的基于Web的电力监控系统。从我国的国情出发，一般的新技术都产自于各大高校，对基于web的监控系统也不例外。自这样的开发理念诞生以来，国内的各大高校也对基于web的的远程监控技术展开了研究。在我国的各大高校中，华中科技、哈尔滨工业、西安交通、上海交通、南京理工等高校的研究结果较为突出。同时，国内非高校的盈利机构也开始将web技术与监控技术结合。北京杰控科技公司的首次发开了新的监控系统，是运行在web服务器上的一种应用软件，不需要依赖于用户客户端软件，就可使远程用户在计算机上，通过浏览器浏览网页页面的方式实时监控生产现场。其在当时的情况下，让人感到遗憾的是，用户只能通过浏览器监视已经控制好的页面，不能够实现对显示的结果变量进行更改，也就是这实现了监视，并没有实现真正的控制 [4]。随着科技的不断发展。基于Web的远程控制系统，将会一点一点渗透进国民日常的生成生活中，不难看的出来，这项技术凭借着其的天独厚的优势，将会得到越来越广泛的应用。网络技术的发展，监控技术的完善，远程监控系统将会为实现新的工业控制模式，提供良好的基础。

3、光伏发电监控系统的总体设计

3.1太阳能光伏发电系统简介

3.1.1太阳能光伏发电的原理以及分类

光伏发电的原理是：太阳能电板接收太阳光的照射后，将太阳光直接转化为电能。光伏发电系统不管是单独供电或用于并网，都由以下几部分组成：组件、控制器、逆变器。这些部分都不涉及机械部件，都是由电子元器件组成，这样便使设备更为可靠，安装更为简便。不难发现，光伏设备可以用于任何需要用到电源的地方，需要考虑的只是技术实现的问题，技术实现了光伏电源，便可应用于各种需要用到电源的地方。组件，其实就是太阳能光伏电池板，由一个或以上的光伏电池板组合便成为组件。太阳能电池主要由晶体硅制成，而目前国内该项技术稍稍落后于国外，效率低了大约2个百分点。

3.1.2太阳能光伏发电系统的组成

太阳能光伏发电监控系统应由以下部分组成：组件，控制器，蓄电池，逆变器。

组件：由一个或多个光伏板组成，分为：单晶硅、多晶硅、非晶硅等类别。目前，国外的组件的效率大约为12%-14%而国内同类产品只有10%-12%，所以提高转换效率是光伏系统亟待解决的问题。

控制器：目前的控制器在市面上出现的大抵可以分为这样两种：一种只能在光照条件下才能工作，另一种则是无光照的条件下也可以照常工作的。显然，后者的功能更加符合对设备的控制要求，更加智能化，当然成本也更高。

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