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风光电互补泵站云端控制技术研究

范文

殷好廖希翼骆紫薇李慧

摘要：随着我国水利工程的不断建设，泵站数量随之增加，针对农村小型泵站分布广，数量多，管理难度大的问题，利用风能与光能的互补特性，进行对于基于云端技术的风光电互补泵站远程控制技术的研究。将风光电互补供电系统与云端控制等技术运用于中小型泵站，对于中小型泵站管理的科技化、规范化，合理利用可再生能源等方面有着重大意义。

关键词：云端技术;风光电互补;泵站;远程控制

云端技术是互联网+的发展趋势，正逐步在工业、农业、智慧城市等领域应用推广，目前，云端技术在中小型泵站中的应用还在探索阶段。且我国作为能耗大国，常规能源的储量却不容乐观。因此，开发利用包括风能和太阳能在内的可再生能源已成为国家乃至世界正在努力研究与发展的任务。利用风能与光能的互补特性，我们在小型泵站上采取风光电互补的供电系统，在节能减排方面有着重大效应。

1 系统功能及其构成介绍

该系统主要由小型泵站、风光电互补供电系统、PLC设备（西门子S7-200 SMART系列微型可编程逻辑控制器）、无线通讯模块、手机终端、云端服务器组成。系统采用风光电互补供电系统为小型泵站供电，通过远程控制软件和PLC编程软件等上位机操作环境，进行远程下载PLC程序;通过对于智能泵站远程控制软件的编写，可通过手机APP、小程序、短信、网頁等方式远程控制，以达到远程监控泵站的功能;同时也可通过操作触摸屏等本地控制的方式进行监控智能泵站，风光电互补泵站的云端控制系统结构如图1所示。

1.1风光电互补供电系统

1.1.1系统组成

风光互补供电系统主要由光伏、风力机、交流和直流负载、控制器、储能元件、变压器、整流器、逆变器组成，如图2所示;系统利用光伏、风力机进行发电，采用蓄电池保存它们产生的电能，当发电系统与小型泵站连接时，蓄电池放电，从而实现对小型泵站的稳定供电。

1.1.2 监控系统

风光互补发电系统除了上述装置以外，还可以搭建光伏输出显示模块、风力输出显示模块、逆变输出显示模块，实现对电压、电流信号的采集，同时可以由计算机和组态软件进行上位机组态设计，实现对风光互补发电系统的远程监控。

监控系统所用到的设备可包括：光伏电流表与电压表、风力电流表与电压表、逆变电流表与电压表;光伏控制器、风力控制器、逆变控制器等。

1.2云端控制系统

本文研究的基于云端技术的风光电互补泵站远程控制系统通过开发基于iOS与Android系统的APP与微信小程序来实现手机与PLC控制系统的交互，再结合云端技术以处理更多的数据，使对于泵站的智能控制更加先进、合理、便捷。

1.2.1PLC自动控制系统

我们选择西门子S7-200 SMART 系列微型可编程逻辑控制器，以实现对于泵站的控制，包括水泵启停，过载保护，阀门升降，参数监测等功能，其PLC程序梯形图如图3所示。

1.2.2泵站远程通讯控制系统

本项目采用云端控制，所谓云端，实际上就是网络服务”。凡是运用网络沟通多台手机或计算机设备的运算工作，或是透过网络联机取得由远程主机提供的服务等。为了能更加方便的实现人机交互和实时监控，利用手机的便携性，我们使用Google的开源工具包Flutter和Google的编译器Android Studio编写一个简洁、实用、精美的app。

（1）使用Flutter开发的原因

1.跨平台开发

针对 Android 与 iOS 的风格，Flutter设计了两套设计语言的控件（Material & Cupertino）。这样既节约了人力成本，在用户体验上也能够更好的适配 App 运行的平台。

2.优秀的动画设计

Flutter的动画简单但是十分流畅顺滑，根据屏幕刷新率，它的动画对象会每秒产生很多个（一般是60个）浮点数，只需要将一个组件属性通过补间（Tween）关联到动画对象上，Flutter会确保在每一帧渲染正确的组件，从而形成连贯的动画。所以Flutter开发的app有着优秀的视觉效果和流畅的交互体验。

3.可选静态的语言，语言特性优秀

Dart可以被编译成js，但是看起来更像java，可以避免错误，从而获得更多的编辑器提示词，极大的增加可维护性。很多js库也已经用ts重写了，Vue3.0的底层也将全部使用ts编写，静态语言的优势不言而喻。

（2）开发效果展示

最外层是一个Container组件，所有的按钮，图标，文字显示栏都包含在里面，成为是他的子组件，这个组件可以设置他的属性是它变得更加美观。在这个组件里每个子组件可以设置它的相对位置，是整体布局更加整齐美观。

除此之外，还使用了TextField（文本框组件），Scaffold（手脚架组件），FlatButton（扁平按钮组件），IconButton（图标按钮组件），ButtonNavigationBar（底部导航条组件）等。

其中IconButton（图标按钮组件）可以设置已定义好的背景图片，设置成符合按钮功能的背景图片，使按钮更加实用美观。

并且从主界面图可以看出，点击红色的开关按钮，按钮颜色变化，并且透明文本框显示不同的内容，这是因为使用了按钮提供的onPressed属性设置，为按钮绑定点击后的事件。

ButtonNavigationBar（底部导航条组件）用于切换不同的界面，因为一个功能齐全的app不可能只有一个界面，将编写好的界面设置到组件中，就可以在点击的时候进行切换了。

（3）开发中的问题

关注操作者行为

只有符合用户操作习惯的界面才能给用户更好的体验，我们应该按照操作者的操作习惯来决定着APP界面和按钮的分布情况，时刻关注操作者者的反馈，更新进步，并努力提供更新更好的功能。

优化UI设计

好的UI设计能够让应用变得有个性、品味，让应用的操作变得舒适、简单、流畅，充分体现应用的定位和特点。为了确保界面友好，编写app的时候需要关注愉悦性、实用性和功能性三方面。

安全性

如今网络经常出现财产损失事件，所以我们一定要重视这个问题，尽量避免一些漏洞的出现，保障客户隐私安全，这样才能让app得到持续性的发展。

2 结语

本文主要介绍了基于云端技术的风光电互补泵站远程控制系统的主要结构设计。本系统将中小型泵站的建设推向智能化、绿色化发展，向中小型泵站提供了远程监控的手段，使对于中小型泵站的管理更加高效便捷，大大节省了人工成本。

参考文献：

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[4]朱高伟.小型风光互补发电系统的搭建[J].机电信息，2020（21）：12-13.

[5]李林，李鑫.小容量风光互补发电系统的研究[J].通讯世界，2020，27（04）：132-133.

[6]李光辉，周小波，曾文明，赵九洲，胡志国，卢珍.智能泵站PLC远程控制系统设计[J].中国农机化学报，2018，39（07）：78-83.

作者简介：

殷好，女，生于1999年9月，江苏无锡人，扬州大学本科在读，电气工程及其自动化专业

【基金项目】

本文系2019年扬州大学大学生科创基金项目经费资助，项目编号：X20190455

（扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州 225127）

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