基于Android的光伏電站智能運維系統(tǒng)設計

摘要：本文基于Android手機平臺作為研究開發(fā)對象，根據(jù)光伏電站智能運維功能要求，設計了一款能夠實時監(jiān)控光伏電站信息的智能運維系統(tǒng)。本設計開發(fā)包括前端人機交互實現(xiàn)和后端數(shù)據(jù)交互業(yè)務實現(xiàn)。該系統(tǒng)能夠高效、實時遠程監(jiān)控各個電站信息，為用戶管理及檢修維護提供極大便利。

關鍵詞： Android;實時監(jiān)控;光伏電站;智能運維

引言

Android是基于Linux開放性內核的操作系統(tǒng)，目前Android平臺手機已經(jīng)滲透到我們生活中，尤其是近五年來，基于Android平臺的智能終端電子產(chǎn)品在我們生活的各個角落隨處可見。據(jù)2019年統(tǒng)計，Android系統(tǒng)在手機市場占有率排第一。

在應用越來越廣泛的智能終端市場，如果能夠應用到工業(yè)領域，對工業(yè)設備狀態(tài)信息進行監(jiān)控，將極大地方便管理人員進行全面信息獲取以及現(xiàn)場維護人員維修作業(yè)。因此，本文提出并實現(xiàn)了一種基于Android系統(tǒng)的移動終端遠程監(jiān)控光伏電站智能運維系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)整體結構

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

在本光伏項目中，目前正在開發(fā)的有三個電廠：利德電站、醴陵電站和時代變流站。電站數(shù)據(jù)包括實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)如電站功率以及逆變器電壓電流等，該數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)椒掌鞫?非實時數(shù)據(jù)如告警信息、歷史故障、累計發(fā)電量等數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在某個固定時間點進行發(fā)送。

本論文設計的光伏電站運維軟件項目架構分三層架構：顯示層是系統(tǒng)圖形層，提供用戶交互界面;數(shù)據(jù)處理層負責數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)解析以及數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)處理又分非實時數(shù)據(jù)處理和實時數(shù)據(jù)處理;數(shù)據(jù)訪問層提供數(shù)據(jù)訪問接口，包括HTTP接口和WebSocket接口。

2 系統(tǒng)功能及其實現(xiàn)

2.1 服務器端功能

數(shù)據(jù)存儲功能：服務器為整個系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的存儲功能，存儲各個電站的實時功率、裝機容量、累計發(fā)電量、逆變器數(shù)量、功率等數(shù)據(jù)，同時存儲著用戶信息。

數(shù)據(jù)處理功能：服務器通過接收從光伏電站無線模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)，對獲得的數(shù)據(jù)流進行解析處理。當服務器接收到客戶端的數(shù)據(jù)請求時，根據(jù)接口協(xié)議，將處理后的數(shù)據(jù)反饋到客戶端。服務器還對告警信息進行篩選，對電站按日、月、年的發(fā)電量統(tǒng)計等操作。

2.2 客戶端功能

客戶端功能的實現(xiàn)主要分為兩個部分，一是數(shù)據(jù)交互的實現(xiàn)，一是應用軟件APP人機交互的實現(xiàn)。

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

客戶端和服務器數(shù)據(jù)交互采用了兩種協(xié)議，分別是：實時數(shù)據(jù)傳輸采用了WebSocket協(xié)議，非實時數(shù)據(jù)傳輸采用了HTTP協(xié)議。

人機交互界面：本軟件主要用來實現(xiàn)光伏電站的手機監(jiān)控，用戶可通過手機隨時隨地查看光伏電站的詳細信息。該應用軟件APP的基本功能界面結構包括用戶登陸、歡迎界面、電站級信息界面、設備監(jiān)視、統(tǒng)計報表、告警記錄、行業(yè)資訊等。

從界面結構看，設計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時刷新展示，告警記錄按篩選過濾條件顯示，電站發(fā)電量統(tǒng)計以及節(jié)能減排顯示，各個界面之間的切換可以通過滑動或者點擊分類按鈕欄進行選擇。

從數(shù)據(jù)層面看，設計主要分為電站實時數(shù)據(jù)展示和非實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計，實時數(shù)據(jù)包括實時功率、今日發(fā)電量、逆變器功率計發(fā)電量、智能電源的輸入輸出電壓及電流等;非實時數(shù)據(jù)包括電站裝機容量、累計發(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，默認進入的是電站級信息界面，該界面顯示的內容數(shù)據(jù)是用戶最關注的信息，如電站名字、電站是否正常運行、裝機容量以及累計發(fā)電量、電站的實時發(fā)電功率，在線形圖中可以實時觀察它的變化趨勢，以及當天發(fā)電量，在柱狀圖中可以查看當天發(fā)電情況。實時數(shù)據(jù)的更新變化頻率為2秒變化一次，在手機終端上能夠較好的看到數(shù)據(jù)變化情況。

統(tǒng)計報表頁面中，主要分為兩個部分內容顯示，一是發(fā)電量統(tǒng)計顯示，一是節(jié)能減排數(shù)據(jù)展示。發(fā)電量統(tǒng)計采用柱狀圖來表示，圖中數(shù)據(jù)包括實際發(fā)電量和理論發(fā)電量。發(fā)電量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以按日、月、年、總四個級別查看。通過對日、月、年、總各個時間段內數(shù)據(jù)的詳細統(tǒng)計及分析，可以了解電站在不同時間段內發(fā)電量情況，這對于用戶來估計、預算等方面提供參考。

故障波形顯示界面中，用戶可以查看設備模塊的三相輸出電流、電網(wǎng)線電壓、柜內溫度、模塊溫度、預留兼容差分信號、以及故障波形等數(shù)據(jù)。對于這些波形數(shù)據(jù)，用戶可以根據(jù)需要查看對應的信息。

4 總結

本系統(tǒng)是一款基于Android平臺開發(fā)的光伏電站運維應用軟件系統(tǒng)，它具有與用戶交互的界面，界面簡潔美觀易于操作。功能上，能夠實時查看電站信息、設備運行狀態(tài)、故障及告警記錄、電站發(fā)電量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及其他信息。該應用軟件完成了客戶提出的功能要求，方便了管理人員對光伏電站信息的監(jiān)視查看以及為現(xiàn)場維護人員檢修作業(yè)提供幫助。

該應用軟件后期還可以進一步優(yōu)化性能，提升用戶體驗，提高數(shù)據(jù)傳輸安全級別，增加設備操控功能，為現(xiàn)場設備運維提供便利。

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

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