儲能監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺設(shè)計和開發(fā)

1、<p>　　學(xué)校代碼: 學(xué) 號:</p><p><b>　　碩士學(xué)位論文</b></p><p><b>　　(專業(yè)學(xué)位）</b></p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺設(shè)計和開發(fā)</p><p>　　院系：計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院</p><p><b>

2、;　　專業(yè)：計算機技術(shù)</b></p><p><b>　　姓名：白紀(jì)軍</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：楊夙教授</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　m ^1</b></p&

3、gt;<p>　　ABSTRACT2</p><p><b>　　第一章緒論3</b></p><p>　　1.1論文背景及意義3</p><p>　　1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3本論文研究目的和內(nèi)容5</p><p>　　1. 4本論文的特色和創(chuàng)新

4、點5</p><p>　　1.5本論文的章節(jié)結(jié)構(gòu)6</p><p>　　第二章儲能監(jiān)控系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計8</p><p>　　2.1儲能監(jiān)控系統(tǒng)需求分析8</p><p>　　2.2儲能監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計12</p><p>　　2.3本章小結(jié)15</p><p>　　第三章系

5、統(tǒng)開發(fā)相關(guān)技術(shù)分析17</p><p>　　3.1系統(tǒng)設(shè)計模式的選擇17</p><p>　　3.2開發(fā)工具選擇18</p><p>　　3.3數(shù)據(jù)庫選擇19</p><p>　　3.4本章小結(jié)21</p><p>　　第四章儲能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計及模塊功能開發(fā)22</p><p>

6、;　　4.1儲能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 22</p><p>　　4.2儲能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的設(shè)計22</p><p>　　4.3歷史數(shù)據(jù)與事件査詢23</p><p>　　4.4本章小結(jié)26</p><p>　　第五章通訊服務(wù)器在系統(tǒng)中的地位和作用27</p><p>　　5.1通訊服務(wù)器的作用27<

7、;/p><p>　　5.2規(guī)約轉(zhuǎn)換功能28</p><p>　　5.3齊備標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議庫29</p><p>　　5.4非標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議支持功能30</p><p>　　5.5虛擬端口功能30</p><p>　　5.6可編程邏輯控制和規(guī)約在線分析功能31</p><p>　　5.7 Modbu

8、s通訊協(xié)議簡介 32</p><p>　　5. 7.1協(xié)議描述33</p><p>　　5. 7.2公共功能碼定義34</p><p>　　5. 7.3循環(huán)冗余校驗（CRC) 35</p><p>　　5. 8本章小結(jié)38</p><p>　　第六章客戶端軟件設(shè)計及實現(xiàn)39</p><p

9、>　　6.1數(shù)據(jù)采集模塊39</p><p>　　6.1.1通訊鏈路的建立與維持39</p><p>　　6.1.2召測命令的下發(fā)41</p><p>　　6.2數(shù)據(jù)處理模塊43</p><p>　　6.3數(shù)據(jù)顯示模塊44</p><p>　　6.4用戶事件處理49</p><p&

10、gt;　　6.5事件告警52</p><p>　　6.6數(shù)據(jù)存儲模塊55</p><p>　　6.7本章小結(jié)57</p><p>　　第七章負(fù)荷預(yù)測及儲能控制策略的設(shè)計與實現(xiàn)58</p><p>　　7.1滿充放及電池容量標(biāo)定控制策略58</p><p>　　7.1. 1控制策略概述58</p>

11、<p>　　7.1.2控制流程58</p><p>　　7.1.3程序流程圖59</p><p>　　7.1.4液流電池儲能系統(tǒng)2012年9月滿充滿放測試59</p><p>　　7.2恒功率/恒電流按時間控制策略60</p><p>　　7.3固定運行模式控制61</p><p>　　7.4光

12、儲協(xié)調(diào)控制策略62</p><p>　　7.5負(fù)荷預(yù)測與削峰填谷充放電控制策略64</p><p>　　7.6本章小結(jié)68</p><p>　　第八章儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)社會效益分析69</p><p>　　8.1儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益分析69</p><p>　　8.2儲能系統(tǒng)的社會效益分析69</p>

13、<p>　　8.3本章小結(jié)70</p><p>　　第九章論文總結(jié)與進(jìn)一歩工作展望71</p><p>　　9.1論文總結(jié)71</p><p>　　9.2進(jìn)一步的工作展望72</p><p>　　參考文獻(xiàn)....73</p><p><b>　　St f74</b><

14、;/p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺是儲能系統(tǒng)的一個組成部分，是儲能系統(tǒng)的監(jiān)控中心, 儲能監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視儲能設(shè)備的運行狀態(tài)，控制儲能系統(tǒng)的運行。本論文介紹了儲 能系統(tǒng)應(yīng)用的背景以及國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀,分析儲能監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求和總體 設(shè)計方案，介紹了系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)技術(shù)，確定軟件開發(fā)模型、軟件開發(fā)平臺和采 用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。<

15、;/p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺的設(shè)計和開發(fā)，從數(shù)據(jù)庫、通訊服務(wù)器、用戶客戶端 軟件以及系統(tǒng)控制策略四個方面著重論述，儲能監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)及實現(xiàn)，使用戶 能夠監(jiān)視儲能系統(tǒng)各功能単元的遠(yuǎn)行狀態(tài),控制儲能系統(tǒng)的運行，分析歷史數(shù)據(jù)， 實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)的運行評估。</p><p>　　關(guān)鍵詞儲能監(jiān)控系統(tǒng)，就地監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，儲能控制策略，儲能 經(jīng)濟(jì)效益，儲能社會效益</p>

16、<p><b>　　中圖分類號TP3</b></p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The storage monitoring system software is a part of the energy storage system. It is the monitoring center of

17、 the energy storage system.</p><p>　　The software monitors the energy storage devices running stat.us and controls the operation of the energy storage system. This thesis describes the background of the ener

18、gy storage system applications as well as domestic and foreign research status quo. The thesis analysis functional requirements and overall designof the energy storage control system. The thesis describes the system deve

19、loped technology, determine the model of software development , the software development platform, and the usi</p><p>　　Storage monitoring system design and development of software platform focuses on four a

20、spects: database, communications server, user client software and system control strategy. By the energy storage monitoring system, Users can monitor the system running states, control the system running, analysis the hi

21、storical data andassessments the energy storage system.</p><p>　　Keywords Storage monitoring system, Local monitoring and control system, Remote monitoring and control systems, Energy storage control strateg

22、y, The economic efficiency of energy storage, Energy storage and social benefits</p><p>　　Classification Code TP3</p><p><b>　　第一章緒論</b></p><p>　　1.1論文背景及意義</p>&l

23、t;p>　　最近幾年，由于能源危機、環(huán)境問題，國家重視綠色能源的發(fā)展，可再生能 源發(fā)發(fā)展迅猛，從最近發(fā)布的能源發(fā)展十二五規(guī)劃中明確提出，到2015年，非 化石能源消費比重提高到11.4%,風(fēng)能發(fā)電裝機規(guī)模達(dá)到1億千瓦，太陽能發(fā)電 規(guī)模達(dá)到2100萬千瓦，生物質(zhì)能發(fā)電規(guī)模達(dá)到1300萬千瓦?。推動能源供應(yīng)方 式轉(zhuǎn)變，重點發(fā)展分布式能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車供能設(shè)施，大力推廣新型 供能方式，接高能源利用效率，其中最主要的就是分布式能源

24、的建設(shè)。我國新能 源資源主要分布在偏遠(yuǎn)地區(qū)，新能源發(fā)電自身又具有隨機性，如果大規(guī)模發(fā)展， 會影響對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行[13]。</p><p>　　電池儲能在很大程度上解決了新能源發(fā)電的波動問題和隨機性的特點，儲能 技術(shù)可以實現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出，有效調(diào)節(jié)新能源發(fā)電過程中引起的電網(wǎng)電 壓、頻率及相位的波動，能夠使大規(guī)模風(fēng)電及太陽能發(fā)電可靠地并入電網(wǎng)，提高 電網(wǎng)的穩(wěn)定性[2°]。</p>

25、<p>　　發(fā)展大規(guī)模的儲能技術(shù)，儲能系統(tǒng)監(jiān)控是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。儲能監(jiān)控是 整個儲能系統(tǒng)的高級控制中心，負(fù)責(zé)監(jiān)控儲能系統(tǒng)中各個儲能設(shè)備的運行狀態(tài)， 保證儲能系統(tǒng)處于最優(yōu)的工作狀態(tài)。儲能監(jiān)控是聯(lián)系電網(wǎng)調(diào)度和儲能系統(tǒng)的橋梁, 一方面儲能監(jiān)控系統(tǒng)要接收電網(wǎng)調(diào)度指令，可與負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)相互配合，實現(xiàn)各 種儲能控制策略，另一方面把電網(wǎng)調(diào)度指令按事先設(shè)計好的算法，分配至各個儲 能支路，提高設(shè)備的運行壽命，同時監(jiān)控整個儲能系統(tǒng)的運行狀態(tài)，

26、分析運行數(shù) 據(jù)，確保儲能系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)[15]。隨著儲能電站數(shù)量的不斷増加和儲能 設(shè)備的成熟，未來的儲能電站都將會向智能化、無人值守的方向發(fā)展，一座儲能 電站對電網(wǎng)所起的作用非常有限，如何把各個分散的儲能電站集中起來控制，統(tǒng) 一調(diào)度，更大限度的發(fā)揮每個儲能系統(tǒng)的性能，體現(xiàn)儲能電站整體優(yōu)勢，這更加 凸現(xiàn)出儲能監(jiān)控平臺在儲能系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)控制作用[2°]。</p><p>　　1.2國內(nèi)外的研宄現(xiàn)狀&

27、lt;/p><p>　　國內(nèi)研究概況：為加速推進(jìn)發(fā)展我國城市電網(wǎng)儲能技木，國家電網(wǎng)上海電力 公司決定在上海市漕溪綜合能源轉(zhuǎn)換基地建設(shè)“城網(wǎng)大容量儲能試驗園區(qū)”，并 </p><p>　　將該試驗園區(qū)作為今后大容量儲能研究實驗分析的基礎(chǔ)及今后為儲能實驗室使 用作準(zhǔn)備，園區(qū)內(nèi)將安裝100kW/280kWh鋰電池、100kW/230kWh鎳氫電池、 100kW/80kWh鐵鋰電池組各一套。同時把嘉定

28、白銀站的100kW/800kWh鈉硫電池 儲能系統(tǒng)和崇明前衛(wèi)村的10kW/20kWh釩液流電池儲能系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)接入綜合 能源轉(zhuǎn)換基地，實現(xiàn)統(tǒng)一運行管理。儲能管理系統(tǒng)是風(fēng)光儲系統(tǒng)的一部分。對下 監(jiān)控各儲能設(shè)備的運行情況，對重要的數(shù)據(jù)定時的記錄，以圖形化的方式，顯示儲 能系統(tǒng)的運行狀態(tài),下發(fā)控制指令，使系統(tǒng)按照指定的工作模式運行，對上接收風(fēng) 光儲系統(tǒng)的調(diào)度指令，把調(diào)度指令結(jié)合當(dāng)前各儲能系統(tǒng)的狀態(tài)下發(fā)到各儲能子系 統(tǒng)，實現(xiàn)風(fēng)光儲系統(tǒng)的聯(lián)動[

29、15]。與之相關(guān)的系統(tǒng)還包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量 分析系統(tǒng)，各系統(tǒng)間在物理設(shè)備上相互獨立，儲能系統(tǒng)可以通過客戶端或是瀏覽 器訪問與儲能系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)如電池、PCS的監(jiān)控畫面以及與電能質(zhì)量的相關(guān)數(shù) 據(jù)。</p><p>　　國外研究概況：美國電力公司針對分布式儲能編寫了 Functional Specification For Community tnergy Storage(CES) Unit Revision

30、 2.2。如 圖1-1所示[16]:</p><p>　　SA/SSSS©荷數(shù)據(jù)</p><p><b>　　分布式e制中t、</b></p><p>　　圖1-1 CES通訊和控制層次結(jié)構(gòu)圖⑽</p><p>　　社區(qū)儲能單元由儲能控制単元和儲能電池組構(gòu)成，這些社區(qū)儲能單元與臨近 電站的變壓器相連且能接受社區(qū)

31、區(qū)域控制中心的集中管理和控制。每一個社區(qū)儲 能単元能夠根據(jù)地區(qū)變電站或饋線負(fù)荷情況的接受控制中心的充、放電動作。區(qū) 域控制中心又接受分布式控制中心的管理，地區(qū)的需求由控制中心管理，這類似 于一個整體平臺，控制中心由硬件和軟件組成，通常被布置在變電站內(nèi)或是離社 區(qū)儲能單元饋線較近的位置。集成監(jiān)控平臺具有更廣泛的應(yīng)用，也可能包括其他 分布式資源[16]。</p><p>　　1.3本論文研宄目的和內(nèi)容</p&g

32、t;<p>　　本論文是在查閱了大量相關(guān)圖書和文獻(xiàn)資料,根據(jù)在參與上海市電力公司儲 能項目建設(shè)的過程中的工程實踐經(jīng)驗，對一系列問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，將監(jiān)控 系統(tǒng)的系統(tǒng)的設(shè)計與實際儲能系統(tǒng)建設(shè)過程遇到的問題相結(jié)合，實現(xiàn)了一套提髙 儲能高效運行的監(jiān)控系統(tǒng)。本論文主要研究內(nèi)容如下：</p><p>　　確定儲能監(jiān)控系統(tǒng)平臺軟件的功能需求，完成系統(tǒng)功能的總體設(shè)計 工作，確認(rèn)各模塊的主要功能及模塊之間的接口規(guī)

33、范。</p><p>　　選擇軟件開發(fā)模型、軟件開發(fā)平臺和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。采用迭代式 開發(fā)模型作為系統(tǒng)開發(fā)的軟件模型，以LabVIEW作為軟件開發(fā)平臺，用MySQL 作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，來實現(xiàn)儲能監(jiān)控平臺的設(shè)計和開發(fā)。</p><p>　　數(shù)據(jù)庫設(shè)計及相關(guān)功能模塊開發(fā)，完成了數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的設(shè)計，歷史 數(shù)據(jù)和歷史事件查詢功能模塊設(shè)計與開發(fā)，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的保存、查詢與數(shù)據(jù)分 析功能。</p

34、><p>　　論述了通訊服務(wù)器在系統(tǒng)中的地位，介紹了主要功能，對系統(tǒng)中采 用的最常用的通訊協(xié)議做了簡單介紹。</p><p>　　客戶端軟件的設(shè)計和開發(fā)，是本論文的核心內(nèi)容，對重要的功能模 塊，從功能描述，到實現(xiàn)該功能的程序流程圖，軟件程序框圖，都給出了詳細(xì)的 論述。</p><p>　　負(fù)荷預(yù)測和儲能系統(tǒng)控制策略，是實現(xiàn)儲能系統(tǒng)各種應(yīng)用功能的基 礎(chǔ)，針對不同的應(yīng)用模式

35、，儲能系統(tǒng)的控制策略也會有所不同，有些還涉及到負(fù) 荷預(yù)測的功能。經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的計算，以整個儲能系統(tǒng)作為分析対象， 簡要論述了這二個方面的內(nèi)容。</p><p>　　1.4本論文的特色和創(chuàng)新點</p><p>　　理論研究和工程實踐相結(jié)合。本論文所提到的許多研宄內(nèi)容，是在參 與儲能工程項目建設(shè)過程遇到和逐步解決的,研究內(nèi)容具有很強的實用性和工程 實踐基礎(chǔ)，很多研宄內(nèi)容可以直接用于工程實

36、踐，此外，隨著對相關(guān)內(nèi)容的深入 研究，又可以反過來提高理論知識，在后續(xù)的儲能監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺的設(shè)計和開 發(fā)過程中站在更高的理論高度和知識水平來設(shè)計和開發(fā)。</p><p>　　微創(chuàng)新和成熟技術(shù)相結(jié)合。一個新平臺的開發(fā)，不是從零開始的，是 在原來成熟的技術(shù)基礎(chǔ)上，從整體設(shè)計出發(fā)，進(jìn)行微創(chuàng)新，這樣即可以保證新平 臺的穩(wěn)定性和可用性，又能實現(xiàn)新平臺的先進(jìn)性。如本論文提到的第五章內(nèi)容， 大部分在是當(dāng)前成熟的系統(tǒng)之上進(jìn)行二

37、次的開發(fā)和應(yīng)用。</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)采用迭代式開發(fā)模型。這種開發(fā)模型從最基本的功能 需求開始，每一步都能實現(xiàn)可用的軟件系統(tǒng)，從系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)和用戶反饋的結(jié)果 進(jìn)行下一次的迭代開發(fā)，保證的系統(tǒng)的可用性和功能的逐步完善。</p><p>　　采用圖形化開發(fā)工具LabVIEW作為主要開發(fā)臺，縮短了開發(fā)周期，提 高了工作效率。系統(tǒng)開發(fā)平臺提供了大量可用的控件和功能模塊，為系統(tǒng)功能模

38、塊的開發(fā)節(jié)省了大量開發(fā)時間，提高了工作效率，平臺的開放性，又為其它成熟 技術(shù)應(yīng)用到平臺開發(fā)提供了接口，圖形化的代碼開發(fā)，也為整個系統(tǒng)的開發(fā)提供 的很大的幫助。</p><p>　　1.5本論文的章節(jié)結(jié)構(gòu)</p><p>　　本論文總共分為九章，各章節(jié)主要的內(nèi)容如下：</p><p><b>　　第一章結(jié)論</b></p><

39、p>　　主要論述了論文背景意義，國內(nèi)外的研宄現(xiàn)狀，本論文研究的目的和內(nèi)容、 本論文的特色和創(chuàng)新點以及論文的章節(jié)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。</p><p>　　第二章儲能監(jiān)控系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)需求分析從就地監(jiān)控系統(tǒng)功能需求分析到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需求分析，以及 系統(tǒng)的非功能性需求分析和系統(tǒng)主要使用者的需求分析，論述了系統(tǒng)需求分析各 方面的內(nèi)容。系統(tǒng)總體設(shè)計方面，論述了系統(tǒng)設(shè)計

40、目標(biāo)、原則、系統(tǒng)模塊化的設(shè) 計思想等內(nèi)容。</p><p>　　第三章系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)技術(shù)分析</p><p>　　主要論述了系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)模式的選擇、系統(tǒng)開發(fā)工具選擇以及數(shù)據(jù)庫的選擇 等方面的內(nèi)容，講述了為什么采用迭代式開發(fā)模式，LabVIEW開發(fā)平臺具有的優(yōu) 勢，MySQL作為數(shù)據(jù)庫的好處等。</p><p>　　第四章儲能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計及模塊功能開發(fā)</

41、p><p>　　論述了影響數(shù)據(jù)庫設(shè)計的因素、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計步驟、數(shù)據(jù)表的設(shè)計，以及歷 史數(shù)據(jù)與事件查詢功能模塊的實現(xiàn)。</p><p>　　第五章通訊服務(wù)器在系統(tǒng)中的地位和作用</p><p>　　主要論述了通訊服務(wù)器的作用及各項功能，為方便對客戶端軟件相關(guān)章節(jié)的 理解，對Modbus通訊協(xié)議作了簡單說明與解釋。</p><p>　　第六章客戶端軟

42、件設(shè)計及實現(xiàn)</p><p>　　本章是儲能監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺設(shè)計和開發(fā)的主要章節(jié)，以全釩液流電池儲能 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)為列，詳細(xì)介紹了軟件的各個功能模塊以及主要功能模塊 的軟件流程圖、程序設(shè)計框圖等內(nèi)容，對相關(guān)的用戶界面作了說明。</p><p>　　第七章負(fù)荷預(yù)測及儲能控制策略的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　本章論述了儲能控制策略及負(fù)荷預(yù)測的方法，控制策略部

43、分對儲能系統(tǒng)常用 的控制策略做了論述。</p><p>　　第八章儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)社會效益分析</p><p>　　本章主要論述了儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益分析及評價方法。</p><p>　　第九章論文總結(jié)與進(jìn)一步工作展望</p><p>　　總結(jié)了本文主要的研究成果及主要工作任務(wù)，闡明了存在的問題，并對下一 步的工作改進(jìn)計劃做了展望。</p&

44、gt;<p>　　第二章儲能監(jiān)控系統(tǒng)需求分析與總體設(shè)計</p><p>　　2.1儲能監(jiān)控系統(tǒng)需求分析</p><p>　　軟件需求是一個為解決特定問題而必須由被開發(fā)可被修改的軟件展示的特 性。這個問題可能是使用軟件的某人的任務(wù)中的一個自動化部分，或是委托開發(fā) 軟件的組織的業(yè)務(wù)流程，或修正當(dāng)前軟件的缺點，或是控制一個設(shè)備等。需求分 析涉及分析需求的過程，其目的是檢測和解決需求

45、之間的沖突，發(fā)現(xiàn)軟件的邊界， 以及軟件與其環(huán)境如何交互，詳細(xì)描述系統(tǒng)需求。描述需求必須仔細(xì)，應(yīng)該能精 確到能確認(rèn)需求，驗證需求的實現(xiàn)，估算需求的成本[1]。</p><p>　　儲能監(jiān)控平臺是儲能系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)監(jiān)視儲能系統(tǒng)的儲能并網(wǎng)裝 置（PCS)和電池管理系統(tǒng)（BMS)的運行情況，通過儲能監(jiān)控平臺，可以實時了 解電網(wǎng)側(cè)、電池側(cè)的運行情況，并把信息進(jìn)行分類、處理，以不同的形式（如報 表、曲線、柱狀圖、動

46、畫等）進(jìn)行顯示，以方便直觀的方式，方便運行維護(hù)人員 實時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)，做出最優(yōu)的充放電策略；同時，對重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行分 類整理、存儲，方便運行維護(hù)人員對系統(tǒng)各部分進(jìn)行研究評估，儲能系統(tǒng)各功能 模塊間的相互關(guān)系及信息交互如圖2-1所示。儲能監(jiān)控系統(tǒng)平臺還是電網(wǎng)、風(fēng)能、 光能等各倩息系統(tǒng)平臺與儲能系統(tǒng)的接口，通過對信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，才能 對設(shè)備運行情況進(jìn)行分析，真正發(fā)揮儲能系統(tǒng)在新能源及智能電網(wǎng)中的重要作用， 實現(xiàn)儲能系統(tǒng)作用和價值

47、[15]。</p><p>　　圖2-1儲能系統(tǒng)中各功能模塊間的信息交互[15]</p><p>　　為實現(xiàn)儲能電池系統(tǒng)及儲能并網(wǎng)裝置相關(guān)的狀態(tài)監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集，需要各系 統(tǒng)間進(jìn)行有效的配合與通訊。同吋，就地監(jiān)測系統(tǒng)還需要上傳相關(guān)信息到儲能電 站監(jiān)控系統(tǒng)，對于就地監(jiān)測系統(tǒng)涉及到的各個部分，概述如下[9]。</p><p>　　就地監(jiān)測系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)（BMS)之間的

48、通訊</p><p>　　電池管理系統(tǒng)上傳電池信息，如單體電池電壓、直流端電壓、充放電電流、 SOC、SOH、電池模塊溫度及電池充放電控制參數(shù)以及電池告警信息等，至就地監(jiān) 測系統(tǒng)。就地監(jiān)控系統(tǒng)會對這些信息進(jìn)分類，一般的、非緊急信息就地保存，重 要的、緊急信息上傳遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和電網(wǎng)調(diào)度中心。就地監(jiān)控系統(tǒng)可設(shè)置對電池 管理系統(tǒng)的保護(hù)參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)緊急故障吋，可切斷與儲能并網(wǎng)裝置（PCS)的開 關(guān)，保護(hù)系統(tǒng)的安全運行。&

49、lt;/p><p>　　就地監(jiān)控系統(tǒng)與與電動汽車儲能系統(tǒng)（V2G)之間通訊</p><p>　　電動汽車內(nèi)有動力電池，這在本質(zhì)上與電池儲能系統(tǒng)沒有根本的區(qū)別，電動 汽車儲能系統(tǒng)也有其自身的特點，如電池容量相對較小，放電的深度還要考慮到 汽車電池還要為汽車提供動力，在大多數(shù)情況下，不能放完，要設(shè)定一個下限值，</p><p>　　汽車也具有移動性，接在同一個地方的車輛，每

50、天可能是不同的，所以在處理這 類問題時，比單純的儲能系統(tǒng)要雜，在充放電策略控制方面，要充分考慮不同車 車所處的不同狀態(tài)，以及用戶對車設(shè)定的可放電的限值。</p><p>　　就地監(jiān)測系統(tǒng)與儲能并網(wǎng)裝置(PCS)之間的通訊</p><p>　　儲能并購裝置上傳設(shè)備告警信息、開關(guān)量信號、電壓、電流、功率等信息至 就地監(jiān)測系統(tǒng)再轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用策略下達(dá)運行 策略信息、

51、控制信息等至儲能并網(wǎng)裝置，儲能并網(wǎng)裝置執(zhí)行下發(fā)的策略。儲能并 網(wǎng)裝置是儲能系統(tǒng)控制邏輯執(zhí)行機構(gòu)，是連接電池與電網(wǎng)的裝置，其性能影響了 整個儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)換效率，與傭能并網(wǎng)裝置的通訊是系統(tǒng)中最重要的一 部分。</p><p>　　就地監(jiān)測系統(tǒng)與遠(yuǎn)程儲能監(jiān)控系統(tǒng)間的通訊</p><p>　　就地監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的就地監(jiān)控功能，可就地監(jiān)視、控制接入設(shè)備的 運行狀態(tài)，控制其運行方式，同時

52、就地監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)信息需上送遠(yuǎn)程儲能監(jiān)控 系統(tǒng)，同時，響應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令，執(zhí)行下發(fā)的控制策略等。</p><p>　　就地監(jiān)測系統(tǒng)與變電站系統(tǒng)之間的通訊</p><p>　　就地監(jiān)控制系統(tǒng)與變電站系統(tǒng)之間的信息交互，主要是采集電度量信息，如 充電電量、放電電量等。另外也可采集與儲能相關(guān)的斷路器狀態(tài)，為系統(tǒng)運行人 員提供與儲能系統(tǒng)相關(guān)的各種信息，輔助控制策略的制定的指令的下發(fā)。<

53、;/p><p>　　2.1.1就地監(jiān)控系統(tǒng)功能需求</p><p>　　就地監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)或是串行通訊口（如RS485或RS232)與儲 能并網(wǎng)裝置和電池管理系統(tǒng)通訊，實時采集儲能并網(wǎng)裝置和電池管理系統(tǒng)的遙信、 遙測數(shù)據(jù)，采集的周期可根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)定，也能根據(jù)不同的數(shù)據(jù)信息等級設(shè)定 不同的采集周期，井能接收遠(yuǎn)程儲能監(jiān)控系統(tǒng)的遙控命令。</p><p>　　就地監(jiān)控系

54、統(tǒng)應(yīng)具有友好的人機界面，能夠在畫面上實時顯示儲能 并網(wǎng)裝置和電池管理系統(tǒng)的實時運行信息，能夠在畫面上對儲能并網(wǎng)裝置和電池 管理系統(tǒng)的可控數(shù)據(jù)進(jìn)行遙控、參數(shù)設(shè)置。</p><p>　　就地監(jiān)控系統(tǒng)能對儲能并網(wǎng)裝置和電池管理系統(tǒng)的運行信息進(jìn)行歷 史存儲和查詢，井能以報表和曲線的形式呈現(xiàn)給運行人員。</p><p>　　就地監(jiān)控系統(tǒng)留有與遠(yuǎn)程儲能監(jiān)控系統(tǒng)的接口，通常采用以太網(wǎng)方 式，能夠?qū)㈦姵貎?/p>

55、能系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程儲能監(jiān)控系統(tǒng)。分別可以104</p><p>　　規(guī)約和Modbus TCP/IP規(guī)約與遠(yuǎn)程儲能監(jiān)控系統(tǒng)之間通信。</p><p>　　就地監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能夠接收來自于遠(yuǎn)程儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令, 能夠設(shè)定或調(diào)整電池儲能系統(tǒng)的運行狀態(tài)與運行方式。</p><p>　　就地監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能夠監(jiān)控設(shè)備房間的環(huán)境溫度和濕度。</p>&

56、lt;p>　　事件告警功能提供開放的、智能事件告警功能。</p><p>　　就地監(jiān)控系統(tǒng)具有儲能電池充、放電次數(shù)的歷史統(tǒng)計與查詢的功能。</p><p>　　就地監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備就地功率分配功能，根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的 功率控制指令，結(jié)合電池組當(dāng)前的狀態(tài)，合理高效的分配運行功率到每一個電池 支路。⑽</p><p>　　2.1.2遠(yuǎn)程儲能監(jiān)控系統(tǒng)功能需求<

57、;/p><p>　　遠(yuǎn)程儲能監(jiān)控系統(tǒng)包含有以下幾個方面的功能[25]:</p><p>　　數(shù)據(jù)采集與處理功能：監(jiān)控后臺采集儲能系統(tǒng)的運行狀態(tài)，運行數(shù) 據(jù)，報警代碼等內(nèi)容，通過軟件處理，將電池、PCS等運行狀態(tài)，運行數(shù)據(jù)，報 警代碼等內(nèi)容可視化輸出。</p><p>　　控制功能：監(jiān)控后臺根據(jù)上級電網(wǎng)調(diào)度指令，或是通過高級分析功 能，實時決定儲能系統(tǒng)與可再生能源發(fā)電站聯(lián)

58、合調(diào)度的出力指令，控制PCS裝 置對電池儲能系統(tǒng)的充電和放電進(jìn)行控制。</p><p>　　報警功能：根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行報警功能的設(shè)計，要求能進(jìn)行聲光 報警和電話或手機報警。</p><p>　　畫面顯示：通過監(jiān)控工作站主機顯示儲能系統(tǒng)各種運行信息畫面， 顯示內(nèi)容主要包括儲能系統(tǒng)、PCS、BMS、開關(guān)等的運行狀態(tài)，充放電量，電池信 息和設(shè)備及環(huán)境溫度等參數(shù)，各測量值的實時數(shù)據(jù)，各種報警信息

59、，計算機監(jiān)控 系統(tǒng)的狀態(tài)信息。</p><p>　　數(shù)據(jù)統(tǒng)計：根據(jù)實時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計算和統(tǒng)計。匯總儲能系統(tǒng)的 運行時間，有功，無功，電池S0C,電池狀態(tài)等參數(shù)，電量日/月/年最大值/最 小值及出現(xiàn)的時間、日期。設(shè)備的故障報警統(tǒng)計和故障統(tǒng)計。</p><p>　　打印功能：能夠打印所需的數(shù)據(jù)報表。包括：定時打印運行數(shù)據(jù)； 根據(jù)運行人員的要求打印相應(yīng)畫面；打印儲能電池狀態(tài)變化，控制系統(tǒng)異常和

60、報 警的時間及內(nèi)容。</p><p>　　C7)權(quán)限管理：具有操作權(quán)限等級管理，當(dāng)輸入正確操作口令和監(jiān)護(hù)口 令才有權(quán)進(jìn)行操作控制、參數(shù)修改，并將信息給予記錄，并具有記錄操作修改人， 操作修改內(nèi)容的功能。</p><p>　　2.1.3儲能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的非功能性需求</p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)的易使用性</p><p>　　運行人員無需經(jīng)

61、過專門的操作培訓(xùn)，就可根據(jù)用戶界面的提示，完成本系統(tǒng) 的基本操作,應(yīng)在重要操作步驟提供簡短說明信息或提示信息，避免各種誤操作。</p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)的可擴(kuò)展性</p><p>　　遠(yuǎn)程儲能監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計的思路，保證系統(tǒng)開發(fā)過程中功能和 模塊接口的標(biāo)準(zhǔn)化，具有良好的可擴(kuò)展性，以適應(yīng)不同類型的儲能電池系統(tǒng)的接 入，支持常用的通訊協(xié)議和通訊接口類型，對新的通訊協(xié)議，接供可

62、接入的接口， 為后期系統(tǒng)的接入提供方便。</p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)的可維護(hù)性</p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)提供良好的系統(tǒng)可維護(hù)性，系統(tǒng)維護(hù)功能用戶界面簡單友好， 只好要簡單的操作就可完成對儲能系統(tǒng)的日常維護(hù)。</p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)的安全性</p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計時就應(yīng)全面考慮安全方面的問題，建立完善的

63、用戶驗證 機制，提供完全的授權(quán)機制，不同的角色應(yīng)具有不同的用戶權(quán)限，保證不同角色 的用戶只能進(jìn)行相關(guān)權(quán)限范圍內(nèi)的操作，建立完備的系統(tǒng)日志記錄功能，以便系 統(tǒng)管理員對系統(tǒng)運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。</p><p>　　2.1.4系統(tǒng)主要使用者需求</p><p><b>　　系統(tǒng)展示功能[2]</b></p><p>　　有些儲能系統(tǒng)作為科技項目立項，監(jiān)

64、控系統(tǒng)除完成最基本的功能需求同時， 應(yīng)具有專業(yè)的用戶界面，向?qū)I(yè)人員和非專業(yè)人員清晰展示系統(tǒng)運行狀態(tài)、主要 功能，各種統(tǒng)計信息,可以使參觀者在短時間內(nèi)了解儲能系統(tǒng)的功能和運行狀態(tài)。</p><p><b>　　運行工作人員[2]</b></p><p>　　運行人員可查看系統(tǒng)基本信息、實時監(jiān)測、告警查詢與處理、歷史數(shù)據(jù)查詢 及運行報表生成等功能。</p>

65、<p><b>　　系統(tǒng)維護(hù)人員</b></p><p>　　系統(tǒng)維護(hù)人員可查看與配置系統(tǒng)通訊狀態(tài)、基本信息修改、用戶權(quán)限設(shè)置與 修改、數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)等操作。</p><p>　　2.2儲能監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計</p><p>　　2.2.1儲能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)</p><p>　　儲能控系統(tǒng)軟件設(shè)計目標(biāo)

66、，是以國家電網(wǎng)上海電力公司在上海市漕溪綜合能 源轉(zhuǎn)換基地建設(shè)“城網(wǎng)大容量儲能試驗園區(qū)”為設(shè)計目標(biāo)，并以該試驗園區(qū)作為 今后大容量儲能研究實驗分析的基礎(chǔ)及今后為儲能實驗室使用作準(zhǔn)備，園區(qū)內(nèi)將 安裝100kW/280kWh鋰電池、100kW/230kWh鎳氫電池、100kW/80kWh鐵電池組各 一套。同時要把嘉定白銀站的100kW/800kWh鈉硫電池和崇明前衛(wèi)村的 10kW/20kWh釩液流電池的運行數(shù)據(jù)接入綜合能源轉(zhuǎn)換基地。實現(xiàn)對下能

67、夠監(jiān)控 各儲能設(shè)備的運行情況,對重要的數(shù)據(jù)定時的記錄，以圖形化的方式，顯示儲能系 統(tǒng)的運行狀態(tài)，可下發(fā)控制指令，使系統(tǒng)按照事先設(shè)定的工作模式運行,對上接收 風(fēng)光儲系統(tǒng)的調(diào)度控制指令，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的各種應(yīng)用模式。</p><p>　　2.2.2儲能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則</p><p>　　為了實現(xiàn)儲能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)，系統(tǒng)在設(shè)計的時候考慮了以下原則：</p><p>

68、　　迭代式的系統(tǒng)設(shè)計原則</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計時，采用迭代式的設(shè)計模式，每一步的設(shè)計都有可運行的系統(tǒng)提 供給用戶，根據(jù)測試情況和用戶對系統(tǒng)使用情況的反饋，及時調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和下 一歩的開發(fā)計劃，保證了每一個階段系統(tǒng)都是可用的，避免了在系統(tǒng)開發(fā)的后期 對系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)再進(jìn)行大的調(diào)整的風(fēng)險。</p><p>　　原來的成熟技術(shù)與當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的原則</p><p&

69、gt;　　每一項新技木，都是在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)和提高，在整個系統(tǒng)設(shè)計 的過程中，保留了一部分經(jīng)過工程實踐的成熟技木，如下文第五章提到的用VC++ 開發(fā)的通訊服務(wù)器軟件，是經(jīng)過工程檢驗，成熟可靠的產(chǎn)品，用在本系統(tǒng)的集成 開發(fā)過程中，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在客戶端軟件的設(shè)計過程中，采用了 LabVIEW 作為開發(fā)工具，大量引進(jìn)了現(xiàn)成的控件作為客戶端軟件界面元素，提高了系統(tǒng)設(shè) 計的效率。</p><p><

70、b>　　系統(tǒng)的可擴(kuò)展性原則</b></p><p>　　儲能系統(tǒng)的中的很多智能設(shè)備，大部分都是根據(jù)工程項目要求訂制的非標(biāo)準(zhǔn) 的產(chǎn)品，在系統(tǒng)調(diào)試的過程中，可能會根據(jù)系統(tǒng)需求，添加或刪除某些功能，所 以在儲能系統(tǒng)設(shè)計的過程中，要充分考慮到這種不確定性的需求變化，為系統(tǒng)將 來可能的新需求預(yù)留接口，方便功能擴(kuò)展和系統(tǒng)升級，提高系統(tǒng)的適用能力。</p><p>　　2.2.3儲能監(jiān)

71、控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計</p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計的過程中，采用模塊化設(shè)計思想，這種設(shè)計思想，使軟 件的整體結(jié)構(gòu)更加清晰，功能明確，方便系統(tǒng)開發(fā)人員的分エ協(xié)作，系統(tǒng)的測試 </p><p>　　和維護(hù)也比較簡単，如圖2-2所示，列出了通用儲能監(jiān)控系統(tǒng)的部分功能模塊及 各模塊的間層次關(guān)系。各功能模塊的描述如下，第六章會對部分功能模塊的具體 實現(xiàn)做詳細(xì)的論述[1][8][15]。<

72、;/p><p><b>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)軟件</b></p><p>　　圖2-2儲能監(jiān)控系統(tǒng)功能模塊圖[15]</p><p><b>　　通訊接口</b></p><p>　　儲能管理系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間采用RJ45網(wǎng)絡(luò)口連接,采用TPC/IP協(xié)議交換數(shù) 據(jù)。不同的智能設(shè)備，可能有不同的通訊接口，如以太

73、網(wǎng)口，串行通訊口，CAN 總線等等，對于不同的接口，需要不同的硬件設(shè)計對這些接口做統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換，在 本監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的過程中，最終轉(zhuǎn)換的模式統(tǒng)一為以太網(wǎng)接口，這樣在做軟件設(shè) 計的時候，就不需要針對每種接口做相應(yīng)的軟件開發(fā)，接口的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)都是由硬 件設(shè)備來完成。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集功能，通過發(fā)送召測命令，輪流收集各子系

74、統(tǒng)的運行的數(shù)據(jù)，并做 相應(yīng)的分類處理，稱據(jù)上級系統(tǒng)請求，發(fā)送相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)。因為有多個智能設(shè) 備，各智能設(shè)備對數(shù)據(jù)實時性要求是不同的，如并網(wǎng)裝置數(shù)據(jù)刷新的速度要求， 就要比計量表的高，所以在系統(tǒng)設(shè)計的過程中，也考慮到這種功能需求，在召測 命令發(fā)送的時候，對于并網(wǎng)裝置的召測頻率，要高于對計量表的召測頻率。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　

75、　對采集到的數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)対數(shù)據(jù)的需求，做相應(yīng)的偏移量、換算、移位等 數(shù)據(jù)操作處理，轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)類型。因為數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中，是以 字符串的報文的格式進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)處理模塊要對這些字符串格式的報文進(jìn)行格 式轉(zhuǎn)換，通常轉(zhuǎn)換為數(shù)組格式的數(shù)據(jù)，這樣才可以對各種物理量進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué) 運算操作，最終轉(zhuǎn)換為可被用戶識別的運行數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)顯示</b></p>

76、;<p>　　可以以曲線、列表、柱狀圖等方式顯示系統(tǒng)運行的實時數(shù)據(jù)，顯示某一時間 段數(shù)據(jù)的變化趨勢。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)存儲</b></p><p>　　以一定的格式，把數(shù)據(jù)時行分類，分別存儲到不同的數(shù)據(jù)庫與表中。在本系 統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是存儲到MySQL數(shù)據(jù)庫中的，這種存儲方式，有利于后期対數(shù)據(jù)的處 理，方便在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中共享系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，當(dāng)然，

77、也可以根據(jù)用戶需求，保存為 文本格式或是電子表格的方式。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)查詢</b></p><p>　　根據(jù)查詢的條件，以列表或是以曲線的方式，返回查詢的數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)與 歷史事件的查詢，可以分析系統(tǒng)運行狀況，生成相應(yīng)的運行報告，方便評估儲能 系統(tǒng)的運行情況。</p><p><b>　　遙控命令</b>

78、;</p><p>　　在用戶工作站，可以完成對每個子系統(tǒng)儲能并網(wǎng)裝置的啟動、停機與復(fù)位等 遙控命令?？刂泼钍菍崿F(xiàn)儲能系統(tǒng)運行的重要組成部分，可根據(jù)需要，控制儲 能系統(tǒng)以某種方式運行，或是設(shè)定一系列運行條件，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的自動運行。</p><p><b>　　事件與報警</b></p><p>　　顯示與記錄各子系統(tǒng)運行報警與事件，并可以根

79、據(jù)條件查詢。儲能系統(tǒng)在運 行的過程中,會產(chǎn)生許多運行事件，監(jiān)控系統(tǒng)的功能之一，就是記錄系統(tǒng)運行事 件，并根據(jù)事件級別，列出不同的事件類型，方便系統(tǒng)操作人員和維護(hù)人員查詢 系統(tǒng)運行狀態(tài)。</p><p><b>　　用戶管理</b></p><p>　　用戶的添加、刪除、修改等功能。儲能系統(tǒng)因為涉及到并入電網(wǎng)運行，所以 需要對操作人員的權(quán)限進(jìn)行一些限制，對不同的操作人員

80、類型，要設(shè)置不同的操 作權(quán)限，保證系統(tǒng)不會因為人為的原因出現(xiàn)誤操作。</p><p><b>　　用戶報表</b></p><p>　　根據(jù)需要，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，以報表的形式顯示和存儲?？梢允孪?定義一些固定格式的報表，如年報表、月報表、日報表等，也可根據(jù)用戶自定義 的一些條件，生成自定義報表，如進(jìn)行一次滿充放后，對這段時間的歷史數(shù)據(jù)， 根據(jù)選擇的運行量，生成

81、一個自定義報表。[9]</p><p><b>　　2.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章第一部分內(nèi)容為儲能監(jiān)控系統(tǒng)需求分析,通過對就地監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程儲 能監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析，論述了二種監(jiān)控系統(tǒng)各自的功能需求和之間的相互關(guān)系 明確了系統(tǒng)需求完成的功能要求。第二部分為儲能監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計，論述了 系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)、原則以及模塊化的設(shè)計思想，簡要描述了各功能模塊

82、的需要完 成的主要工作，為第六章模塊化的設(shè)計詳細(xì)過程做了鋪墊。</p><p>　　第三章系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)技術(shù)分析</p><p>　　3.1系統(tǒng)設(shè)計模式的選擇</p><p>　　系統(tǒng)開發(fā)采用迭代式開發(fā)模式，在這種生命周期方法中，開發(fā)被分成一系列 固定的短期小項目，稱為迭代，每次迭代都產(chǎn)生經(jīng)過測試、集成、并可執(zhí)行的局 部系統(tǒng)，每次迭代都具有各自的需求分析、設(shè)計、實現(xiàn)和

83、測試活動。迭代生命周 期基于對經(jīng)過多次迭代的系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)擴(kuò)展和細(xì)化，以循環(huán)反饋和調(diào)整為核心驅(qū) 動力，使之最終成為適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)，隨著時間和一次又一次迭代的遞進(jìn)，系統(tǒng)増量 式地發(fā)展完善。每次迭代選擇一小組需求，并快速設(shè)計、實現(xiàn)和測試。在早期迭 代中，對需求和設(shè)計的選擇和最終目標(biāo)來說可能并不準(zhǔn)確，但是，在最終確定所 有需求或經(jīng)過深思熟慮而定義完整設(shè)計之前，快速實施一小步的方式可以得到快 速反饋。這種早期反饋具有極高的價值，開發(fā)人員可以從這種反饋

84、中，調(diào)整對需 求或設(shè)計的理解[4][17]。</p><p>　　迭代開發(fā)可減少項目失敗可能性，提高編程效率，降低軟件缺陷，在早期而 不是在晚期緩解高風(fēng)險。早期反饋、用戶參與和調(diào)整，會產(chǎn)生更接近真實需求的 精化系統(tǒng)，并可控制復(fù)雜性，開發(fā)人員不會被復(fù)雜的步驟所淹沒[4]。</p><p>　　采用迭代和増量式開發(fā)，把系統(tǒng)優(yōu)先級最高的功能需求，通過早期持續(xù)交付 的軟件來滿足用戶需求，在開發(fā)的早

85、期，歡迎用戶提出變更的需求，這比在軟件 開發(fā)后期提出來，所付出的代價要小的多，以兩周到兩個月為周期，交付給用戶 可運行的軟件。在整個項目過程中，開發(fā)人員要和業(yè)務(wù)人員合作，了解用戶對交 付軟件所提出的反饋信息[17]。</p><p>　　圖3-1迭代式開發(fā)示意圖</p><p>　　迭代式開發(fā)彌補了傳統(tǒng)開發(fā)方式中的弱點，具有較高的成功率和效率。在整 個迭代式開發(fā)過程中，開發(fā)工作被組織為一系

86、列的短小的固定長度（如3周）的 小項目，每一次被稱為一個迭代。每一次迭代都包括了需求分析、設(shè)計、實現(xiàn)與 測試[17]。采用這種方法，軟件開發(fā)工作可以在需求被完整地確定之前啟動，并 且在一次迭代中完成系統(tǒng)的一部分功能或是一部分業(yè)務(wù)邏輯的開發(fā)工作，再通過 客戶的反饋來細(xì)化需求，并開始下一輪的迭代[4]。</p><p>　　迭代式開發(fā)具有的優(yōu)點[4][17]:</p><p>　　可以有效的降

87、低軟件開發(fā)的風(fēng)險。</p><p>　　能夠得到早期的用戶反饋意見。</p><p>　　保證系統(tǒng)可以持續(xù)的測試和集成。</p><p>　　以積極的方式應(yīng)對軟件早期出現(xiàn)的變更。</p><p>　　提髙了軟件功能模塊的復(fù)用性。</p><p><b>　　3.2開發(fā)工具選擇</b></p&

88、gt;<p>　　LabVIEW (Laooratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一 種用采用圖標(biāo)代替文本創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。文本編程語言根據(jù)語句 和指令的先后順序決定程序的執(zhí)行順序，而LabVIEW采用數(shù)據(jù)流的編程方式，程 序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了程序的執(zhí)行順序。它采用圖標(biāo)表示函數(shù)，用 連線表示數(shù)據(jù)流向。LabVIEW提供很多與傳統(tǒng)儀器相類似的

89、控件，可以用來方便 的創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LabVIEW中被稱為前面板。在程序框圖使用圖標(biāo)和 連線，可以通過編程對前面板上的對象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼，稱為G (Graphics)代碼。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程序上類似于數(shù)據(jù)流程圖， 因此又被稱作程序框圖代碼。前面板上的每一個控件都對應(yīng)于程序框圖中的一個 対象，當(dāng)數(shù)據(jù)流向該控件吋，控件就會根據(jù)自己的屬性特性以一定的方式顯示數(shù) 據(jù)_。</p><p

90、>　　LabVIEW所開發(fā)的程序被稱為VI (Virtual Instrument),即虛擬儀器，這 是因為它的很多界面控件與操作都模擬現(xiàn)實世界中的儀器。LabVIEW所倡導(dǎo)的核 心概念就是“軟件即是儀器”，即虛擬儀器的概念。由于LabVIEW可以用來創(chuàng)建 通用的應(yīng)用程序，因此LabVIEW被稱為一種通用的編程語言。但是它在測試、測 量和自動化等領(lǐng)域具有更大的優(yōu)勢，因為LabVIEW提供了大量的工具與函數(shù)用于 數(shù)據(jù)采集，分析，顯示

91、和存儲。同時它還提供了大量常用于自動化領(lǐng)域的圖形化 控件。這使得開發(fā)人員可以在數(shù)分鐘內(nèi)完成一套完整的從儀器連接、數(shù)據(jù)采集到 分析、顯示和存儲的自動化測試與測量系統(tǒng)[22]。</p><p>　　LabVIEW不僅可以用來快速搭建小型自動化測試測量系統(tǒng)，還可以用來開發(fā)</p><p>　　大型的分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。</p><p>　　采用Lab VIEW作為開

92、發(fā)平臺所具有的優(yōu)勢[7][8]:</p><p>　　軟件開發(fā)平臺提供了大量豐富的圖形化控件，用戶也可以根據(jù)自己 的需要創(chuàng)建屬于自己的用戶控制，也可以安裝第三方開發(fā)的用戶界面控件。</p><p>　　軟件開發(fā)采用圖形化的編程方法，以形象直觀的方式實現(xiàn)邏輯控制 和數(shù)據(jù)處理功能。</p><p>　　內(nèi)建的編譯器在用戶編寫程序的同時就在后臺自動完成了編譯工作， 使開發(fā)

93、人員可以邊開發(fā)邊調(diào)試，幫助開發(fā)人員及早發(fā)現(xiàn)程序開發(fā)中出現(xiàn)的問題。</p><p>　　由于采用數(shù)據(jù)流模型，支持多線程的程序開發(fā)，能充分利用處理器 尤其是多核心處理器的處理能力，提高了程序的執(zhí)行效率。</p><p>　　支持通過DLL、ActiveX、.NET等技術(shù)，能夠輕松實現(xiàn)LabVIEW與其 它編程語言的混合編程，內(nèi)置的公式節(jié)點可以直接支持C語言格式的代碼，降低 了代碼移植的難度，提

94、高了代碼的復(fù)用率。</p><p>　　通過開發(fā)平臺應(yīng)用程序生成器，可以輕松地發(fā)布可執(zhí)行應(yīng)用程序、 動態(tài)鏈接庫（DLL)或應(yīng)用程序安裝包。</p><p>　　LabVIEW提供了豐富的附加模塊，如報表生成與數(shù)據(jù)存儲模塊、エ業(yè) 監(jiān)測與控制模塊、軟件驗證和代碼分析模塊、圖像和高級信號處理模塊等，用于 擴(kuò)展LabVIEW在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用_，開發(fā)人員可以根據(jù)自己的專業(yè)領(lǐng)域，安裝相 應(yīng)的工具模塊

95、，提高開發(fā)效率，節(jié)省開發(fā)時同。</p><p>　　LabVIEW可以直接與N1 (美國國家儀器）的大量數(shù)據(jù)采集硬件配合 使用，現(xiàn)成可直接使用的硬件驅(qū)動程序，使工程人員可快速搭建數(shù)據(jù)采集分析系 統(tǒng)。</p><p><b>　　3.3數(shù)據(jù)庫選擇</b></p><p>　　MySQL數(shù)據(jù)庫是一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，是一款非常優(yōu)秀的自由軟件。

96、它是由瑞士的MySQLAB公司開發(fā)的。2008年，Sun公司耗資10億美元收購了 MySQL數(shù)據(jù)庫。現(xiàn)在MySQL數(shù)據(jù)庫己經(jīng)是世界上最流行的數(shù)據(jù)庫之一。MySQL 的數(shù)據(jù)庫語言采用標(biāo)準(zhǔn)化語言，保證了與其它數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品良好的兼容性。網(wǎng)絡(luò)搜 索引擎公司Google使用的數(shù)據(jù)庫就是MySQL的數(shù)據(jù)庫。國內(nèi)許多大型網(wǎng)絡(luò)公司 也選擇MySQL數(shù)據(jù)庫，如網(wǎng)易、新浪等。這都證明了 MySQL數(shù)據(jù)庫強大的生命 力。目前MySQL 5. 6版本己經(jīng)正式發(fā)布

97、。2010年4月20日，Oracle公司收購了 Sun公司，MySQL數(shù)據(jù)庫又成為了 Oracle公司的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。這給MySQL數(shù)據(jù) 庫帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)[3][11]。</p><p>　　MySQL數(shù)據(jù)庫使用非常方便，而且功能強大。支持多線程，能夠充分利用當(dāng)前多核CPU資源，為多種編程語言提供了應(yīng)用程序接口，如しC++、Java, PHP 等。MySQL數(shù)據(jù)庫使用C和C++語言開發(fā)，并使用了多種編譯

98、器進(jìn)行測試，保證 了系統(tǒng)良好的可移植性。支持Windows、FreeBSD、Linux、Mac OS等多種操作系 統(tǒng)，開發(fā)者根據(jù)自己所使用的操作系統(tǒng)，靈活選用適合自己的MySQL數(shù)據(jù)庫源 版本。MySQL數(shù)據(jù)庫優(yōu)了 SQL查詢算法，能夠有效的提高查詢速度，提供對世界 上大多數(shù)語言的支持，如中文的GB2312、BIG5、日文的Shift_JIS等都可以作 數(shù)據(jù)表名和字段名。MySQL數(shù)據(jù)庫能夠作為一個單獨的應(yīng)用程序部署在本地，也 提供了

99、TCP/IP、ODBC等多種數(shù)據(jù)庫連接途徑，部署到客戶端/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中， 也能夠為一個庫嵌入到其他的軟件中[3][1()]。</p><p>　　MySQL是一種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)保存在不同的表中， 而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個大倉庫內(nèi)。這樣就増加了速度并提高了靈活性。MySQL 支持SQL “結(jié)構(gòu)化查詢語言”。SQL是用于訪問數(shù)據(jù)庫的最常用標(biāo)準(zhǔn)化語言。由 于其體積小、速度快、總體擁有成本低，尤

100、其是開放源碼這一特點，許多中小型 網(wǎng)站為了降低網(wǎng)站總體擁有成本而選擇了 MySQL作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫。MySQL Server 的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)如圖3-2所示[1°][11]。</p><p><b>　　支f雜口</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn) C 的 APUDBC,ODBC,NET,PHP,Pvthon,Perl,ruby,VB</p><

101、p>　　MySQL Server</p><p>　　企業(yè)麵艮務(wù)和工具 備份與恢復(fù) 安全 復(fù)制 群集 分區(qū)管理 事例管理 數(shù)據(jù)模板麵 工作臺 查詢?yōu)g覽 合并工具包</p><p>　　可插式存儲引擎 內(nèi)存\索引和存儲管理</p><p>　　MylSAM InnoDB Cluster Falcon Archive Federated Merge Memory

102、Partner Community Custom</p><p>　　圖3-2 MySQL數(shù)據(jù)庫架構(gòu) MySQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)特性_11][21]:</p><p>　　MySQL采用C和C++編寫，并且使用了多種編譯器進(jìn)行測試，當(dāng)前流 行的操作系統(tǒng)大多采用這二種編程語言開發(fā)，保證了源代碼的可移植性。</p><p>　　能夠支持 AIX、FreeBSD、HP

103、-UX、Linux、Mac OS、NovelINetware、 OpenBSD、OS/2 Wrap、Solaris、Windows 等多種操作系統(tǒng)。</p><p>　　為多種編程語言提供了應(yīng)用程序接口（API)。這些編程語言包括C、 C++、Python、Java、Perl、PHP、Eiffel、Ruby 和 Tel 等，開發(fā)人員可以根據(jù) 需要選擇不同API的驅(qū)程序。</p><p>　

104、　能夠支持多線程，可充分利用CPU資源，増加系統(tǒng)的吞吐量。</p><p>　　采用優(yōu)化的SQL查詢算法，能有效地提高查詢速度。</p><p>　　既能夠作為一個單獨的應(yīng)用程序應(yīng)用在客戶端服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中， 也能夠作為一個庫而嵌入到其他的軟件中，提供多種語言支持。</p><p>　　為其它應(yīng)用程序提供TCP/IP、ODBC和JDBC等多種數(shù)據(jù)庫連接的途 徑。&l

105、t;/p><p>　　提供了用于管理、檢查、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫操作的管理工具，用于數(shù)據(jù)庫 的設(shè)計和日常管理。</p><p>　　能夠處理擁有上千萬條記錄的大型數(shù)據(jù)庫。</p><p>　　能夠支持多種存儲引擎。</p><p>　　MySQL數(shù)據(jù)庫的使用己經(jīng)非常廣泛，尤其在Web應(yīng)用方面，許多大型的網(wǎng)站 己經(jīng)選擇MySQL來存儲數(shù)據(jù)。MySQL是開放源

106、代碼的數(shù)據(jù)庫，作何人都可以獲取 數(shù)據(jù)庫的源代碼，修正其中的缺陷。MySQL是跨平臺的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以運 行在多種操作系統(tǒng)之上，并且是一款自由軟件，可以從官網(wǎng)上自由下載使用[ie1。 所以在儲能監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的時候，選用MySQL作為整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 經(jīng)過實踐檢驗，在作者參與開發(fā)的幾套儲能管理系統(tǒng)中，采用MySQL作為數(shù)據(jù)庫， 能夠達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計的要求，并且數(shù)據(jù)庫的許多功能都沒有發(fā)揮出來，等待下一歩 工作中繼續(xù)挖掘潛力[11]。

107、</p><p><b>　　3.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章內(nèi)容主要分為三個部分,第一部分論述了儲能監(jiān)控系統(tǒng)軟件的開發(fā)模型， 迭代式開發(fā)模型把整個開發(fā)工作分為一系列的迭代，每次迭代完成一部分功能的 開發(fā)工作，通過客戶的反饋來細(xì)化需求，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行下一輪的迭代開始。 第二部分介紹了系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境LabVIEW，LabVIEW是一種應(yīng)用程序集成開發(fā)環(huán)

108、 境，與其它計算機編程語言不同的是，LabVIEW采用圖形化編輯語言寫程序，以 框圖的形式產(chǎn)生程序，集成開發(fā)環(huán)境包括了大量的用戶控件和函數(shù)，用戶也可以 把自己編寫的控件和函數(shù)或第三方開發(fā)的控件和函數(shù)加入到開發(fā)環(huán)境中，在程序 開發(fā)過程中，直接調(diào)用，提高代碼利用率。第三部分介紹了系統(tǒng)開發(fā)所用到的數(shù) 據(jù)庫MySQL的一些基本信息，采用MySQL的優(yōu)勢等。</p><p>　　第四章儲能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計及模塊功能開發(fā)

109、</p><p>　　4.1儲能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述</p><p>　　儲能監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫的方式存儲數(shù)據(jù)，可方便數(shù)據(jù)的存儲和管理，MySQL 數(shù)據(jù)庫有功能完善的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，能有效的組織和管理大量存儲在數(shù)據(jù)庫中 的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計是監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的一個重要步驟，是實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢和 歷史事件分析功能模塊的基礎(chǔ)[1°]。</p><p>　　4.2

110、儲能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的設(shè)計</p><p>　　在本論文所依據(jù)的全釩液流電池儲能監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)實例中，只用到了二個基 本表，表4-1為歷史數(shù)據(jù)表，保存系統(tǒng)運行的實時運行數(shù)據(jù)，表4-2為事件告警 表，記錄系統(tǒng)產(chǎn)生的告警事件。為方便軟件設(shè)計和功能設(shè)計，歷史數(shù)據(jù)表沒有區(qū) 分不同設(shè)備，把所有需要的存儲的數(shù)據(jù)放在一個表中，這樣的設(shè)計，在對比不同 設(shè)備的運行數(shù)據(jù)時，就可以根據(jù)不同的字段查詢所需的量，而不用考慮多表查詢 的問題，這