一种基于云平台的监控系统

技术领域

本发明涉及监控技术领域，尤其涉及一种基于云平台的监控系统。

背景技术

当下，我国面临着能源短缺与生态保护两大问题，可再生能源利用的发展将是同时解决这两个问题的关键，太阳能资源作为一种重要的可再生能源，其应用技术已经得到极大的发展，但由于受到周围环境的影响或运行维护不当等原因，太阳能资源的利用效率往往较低，因此，为促进太阳能资源的高效利用，有必要对太阳能利用过程中的系统性能及运行状况进行监测与分析；

云平台概念中用户可以通过网络获取需要的计算资源和服务，计算资源就像是互联网中的流通商品，就如同水或电等公共资源一样，取用十分方便并且价格低廉，云计算服务具有使用灵活、低成本、可靠性高、无需运行维护和可扩展性高等优点，基于云平台的监控系统系统可以实现对其运行数据的采集、存储、显示、分析以及问题报警和远程控制。

然而在实际太阳能资源利用过程中，常存在着能源利用效率偏低的问题，导致系统出力少、回收期高，在一定程度上阻碍了太阳能资源利用的发展，除了系统设计、装置自身缺陷的原因外，缺乏高效可靠的监测系统是导致低能源利用效率的一个重要原因，以建筑光伏发电系统为例，在大多数的建筑光伏应用中，仅在现场安装电力计量装置对光伏发电系统的发电量进行监测，这种监测方法难以发现系统的故障问题，导致系统发生故障时，无法及时发现，系统在故障状态下低效运行，此外，随着“分布式能源”和“分布式光伏”等概念的提出和发展，光伏发电的间歇性和不稳定性是影响分布式能源稳定供应的主要挑战，因此，对分布式光伏发电系统的功率预测和智能控制就变得十分重要，而监测系统的建立可以为光伏发电系统的“智能控制”和“功率预测”等相关问题奠定良好的研究基础，对于太阳能PV/T技术来说，该技术目前还没有实现产业化，多是在实验室条件下进行研究分析，研究分析过程中，一个重要的研究环节是分析该技术在不同环境下长期运行的运行效果，而传统的实验室测量设备在对其进行长期的监测过程中耗时耗力，难以完成，另一方面在太阳能PV/T技术作为分布式能源的实际应用过程中，同样面临着间歇性和不稳定性的问题，以及对其热、电输出能力实时监测和预测的需求，高效可靠的监测系统是解决上述这些问题的关键一步。

所以，需要设计一种基于云平台的监控系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于云平台的监控系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于云平台的监控系统，包括数据采集模块、数据通信模块、数据库模块、监控终端模块与系统实现模块；

所述系统实现模块包括登录模块、管理员模块与监控功能模块；

所述数据采集模块主要包含两部分数据通信：传感器与数据采集终端的通信，数据采集终端与监测平台的通信，其中，数据采集终端采用RS485串口通信和Modbus协议与各类传感器进行通信，完成传感器数据采集工作，数据采集终端按照HTTP协议以4G通信的方式将采集数据远程发送至监测平台，完成采集数；

所述数据库模块需要储存采集数据和用户信息，对应设计有两张表用来储存用户信息和采集数据信息，对数据的数据类型、是否允许为空、是否为主键等参数进行设置，在数据储存表中以时间为主键，便于数据管理和查询；

所述监控终端模块为了便于对现场数据采集和上传程序的修改和调整，以及对数据采集终端设备运行状况的监控，有必要对部署在现场的数据采集终端设备实现远程控制与连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述数据采集模块采集光伏电站实时运行数据，光伏电站运行过程中涉及各类数据，包括：光伏阵列、逆变器、环境监测仪、计量器等，另外，除了设备本身直接获取的基础数据外，还有部分数据需要通过基本数据衍生计算。

作为本发明的一种优选技术方案，所述数据通信模块在现场监控中采集的数据信息需要安全、稳定的上传至上位机以及服务器，因此，通信不仅需要完成数据传送的基本功能，还需要保证所传送数据的准确性、实时性和安全性，采用RS-485串行通信标准和Modbus通信协议，该协议规定了主机与从机之间通信的规则，独立于物理层，配合RS－485总线标准，实现数据安全稳定可靠的传输。

作为本发明的一种优选技术方案，所述数据库模块负责前端界面对数据的调用和后台数据的存储，光伏发电监控系统需要监测的数据结构多样，数据库的设计和数据模型结构关系到数据的安全性、完整性和可维护性，采用SQLServer关系型数据库，实现对系统结构数据和非结构数据的记录、筛选、编辑、删除、排序和分组统计等功能，云端SQLAzure数据库与SQLServer数据库使用SQLServerExpress工具实现同步管理，同时，在系统中利用Hibernate框架将数据层和业务逻辑层分离，减少程度代码的复杂度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述监控终端模块主要由数据采集模块、上位机、数据传输通道、数据库构成，光伏组件上装有各类的传感器，电压、电流等数据通过传感器送到数据集中模块，经信号调理电路滤波处理后将数据进行归类分析，现场通过RS-485接口实现数据的传输和存储，现场监控显示各种元器件数据、发电量、报警、报表等信息，同时，也可以通过命令实现对模块的控制，比如：模块参数、分合闸信息等。

作为本发明的一种优选技术方案，所述登录模块块是系统的门户，界面设置有新用户登录、注册、账号身份等功能，为了实现前端页面和后端的数据交互，需要下载和配置Struts2文件，登录模块接收用户登陆信号，利用判断机制，确认登录的安全性，同时使用拦截器对账号进行拦截，主界面包含电站运行概况信息及其他功能选项。

作为本发明的一种优选技术方案，所述管理员模块不仅可以对自身信息进行修改，对用户资料进行管理、修改，还可发送系统通告，当公司或电站有重大事情或通知时，逐一通知是不可行的，管理人员可以上传公告、修改公告和删除公告，而普通用户可以浏览和下载公告，工作人员是该系统的主要对象，主要负责光伏电站平台的运行和维护，需要第一时间监察电站的基本设备状态信息、告警系统、实时数据、故障信息数据、检测数据和警报信息。

作为本发明的一种优选技术方案，所述监控功能模块功能主要分为两大类：实时数据监控和历史数据监控，实时数据监控主要展现出电站实时运行数据信息，用户可以按照自身需求对电站相关信息进行访问，实时数据由采集设备得到并写入到数据库中，当用户发送实时数据请求时再对相关数据进行调用，历史数据监控是指系统可以调用历史云端数据，进行历史数据分析。

本发明所提出的一种基于云平台的监控系统通过分析现有的监控系统采用的技术架构，充分利用云技术的集中处理和存储扩展性，降低了硬件设施的经济成本，有利于后期系统的维护，通过分析光伏监控系统数据采集模块、研究光伏电站逆变器通讯、环境监测仪、数据集中器等硬件结构以及通信连接方法，设计了基于Modbus通信协议的上位机与各设备间的主从控制系统，达到将采集模块采集的数据上传至上位机以及云平台的目的，最后基于实际光伏电站的应用验证了系统的可行性与可靠性。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于云平台的监控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，一种基于云平台的监控系统，包括数据采集模块、数据通信模块、数据库模块、监控终端模块与系统实现模块；

系统实现模块包括登录模块、管理员模块与监控功能模块；

数据采集模块主要包含两部分数据通信：传感器与数据采集终端的通信，数据采集终端与监测平台的通信，其中，数据采集终端采用RS485串口通信和Modbus协议与各类传感器进行通信，完成传感器数据采集工作，数据采集终端按照HTTP协议以4G通信的方式将采集数据远程发送至监测平台，完成采集数；

数据库模块需要储存采集数据和用户信息，对应设计有两张表用来储存用户信息和采集数据信息，对数据的数据类型、是否允许为空、是否为主键等参数进行设置，在数据储存表中以时间为主键，便于数据管理和查询；

监控终端模块为了便于对现场数据采集和上传程序的修改和调整，以及对数据采集终端设备运行状况的监控，有必要对部署在现场的数据采集终端设备实现远程控制与连接。

参照图1，数据采集模块采集光伏电站实时运行数据，光伏电站运行过程中涉及各类数据，包括：光伏阵列、逆变器、环境监测仪、计量器等，另外，除了设备本身直接获取的基础数据外，还有部分数据需要通过基本数据衍生计算。

参照图1，数据通信模块在现场监控中采集的数据信息需要安全、稳定的上传至上位机以及服务器，因此，通信不仅需要完成数据传送的基本功能，还需要保证所传送数据的准确性、实时性和安全性，采用RS-485串行通信标准和Modbus通信协议，该协议规定了主机与从机之间通信的规则，独立于物理层，配合RS－485总线标准，实现数据安全稳定可靠的传输。

参照图1，数据库模块负责前端界面对数据的调用和后台数据的存储，光伏发电监控系统需要监测的数据结构多样，数据库的设计和数据模型结构关系到数据的安全性、完整性和可维护性，采用SQLServer关系型数据库，实现对系统结构数据和非结构数据的记录、筛选、编辑、删除、排序和分组统计等功能，云端SQLAzure数据库与SQLServer数据库使用SQLServerExpress工具实现同步管理，同时，在系统中利用Hibernate框架将数据层和业务逻辑层分离，减少程度代码的复杂度。

参照图1，监控终端模块主要由数据采集模块、上位机、数据传输通道、数据库构成，光伏组件上装有各类的传感器，电压、电流等数据通过传感器送到数据集中模块，经信号调理电路滤波处理后将数据进行归类分析，现场通过RS-485接口实现数据的传输和存储，现场监控显示各种元器件数据、发电量、报警、报表等信息，同时，也可以通过命令实现对模块的控制，比如：模块参数、分合闸信息等。

参照图1，登录模块块是系统的门户，界面设置有新用户登录、注册、账号身份等功能，为了实现前端页面和后端的数据交互，需要下载和配置Struts2文件，登录模块接收用户登陆信号，利用判断机制，确认登录的安全性，同时使用拦截器对账号进行拦截，主界面包含电站运行概况信息及其他功能选项。

参照图1，管理员模块不仅可以对自身信息进行修改，对用户资料进行管理、修改，还可发送系统通告，当公司或电站有重大事情或通知时，逐一通知是不可行的，管理人员可以上传公告、修改公告和删除公告，而普通用户可以浏览和下载公告，工作人员是该系统的主要对象，主要负责光伏电站平台的运行和维护，需要第一时间监察电站的基本设备状态信息、告警系统、实时数据、故障信息数据、检测数据和警报信息。

参照图1，监控功能模块功能主要分为两大类：实时数据监控和历史数据监控，实时数据监控主要展现出电站实时运行数据信息，用户可以按照自身需求对电站相关信息进行访问，实时数据由采集设备得到并写入到数据库中，当用户发送实时数据请求时再对相关数据进行调用，历史数据监控是指系统可以调用历史云端数据，进行历史数据分析。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。