一种基于Linux的光伏并网Web监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Linux的光伏并网Web监测系统，包括光伏并网系统、核心控制器FPGA、Web服务器、计算机或移动终端等。其中，核心控制器FPGA采用异构双核模式，核1产生光伏并网系统的控制信号，核0搭载Linux系统来运行网络服务、数据存储和监测等功能。在核心控制器FPGA的核0中搭建Linux系统；进行光伏并网Web监测系统的设计，包括：Web服务器选择及其体系架构设计、公共网关接口(CGI)设计、数据库选择及其与CGI通信设计、Web监控界面的设计；最后给出了核0的应用程序设计、异构双核处理器启动和通信方式选择等。所选CGI接口技术能使服务器与网页产生很好的交互性；移植的Boa服务器占用资源少、系统开销低；基于Web的监测系统能随时随地对光伏并网系统状态进行监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源领域，尤其涉及一种基于Linux的光伏并网Web监测系统。
技术介绍
随着全球储备能源的快速消耗，诸如煤、石油、天然气等传统能源的供应愈发紧张，为了缓解能源与环境危机，风能、太阳能等一次可再生能源的开发利用得到高度关注。光伏发电作为一种新能源的发电形式，具有很不错的发展前景。但它受环境影响较大，且由于发电的不连续和不确定性，并网运行时等会影响电网电能质量，甚至影响电网的正常运行。为了实时了解并网系统运行状况并对系统进行控制，需要对光伏发电并网系统进行监控。监控系统是集控制技术、计算机技术和网络技术为一体的高科技产品，用于工业系统的监测、控制和管理，具有实时性强、控制力强和方便可靠等优点。计算机、自动化和通信等技术的发展，使监控系统从传统的集散控制变为集中控制，同时它也为远程管理奠定了良好的基础。随着计算机技术的迅速发展和互联网的普及，Web技术也得到广泛应用。Web技术为远程监测和管理提供了一种新的方法，操作员可以通过Web在不同地点对控制系统进行监控，随时了解系统的运行状态并进行相应的管控。基于web的网络监控模式为用户提供统一的图形界面，能解决多平台互操作问题，实现系统实时监控，是一项值得研究和探索的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于Linux的光伏并网Web监测系统，以实现光伏并网系统的实时远程监测。本专利技术主要采用如下技术方案：一种基于Linux的光伏并网Web监测系统，包括：光伏并网系统、核心控制器FPGA、Web服务器、SQLite数据库、计算机或移动终端等。光伏并网系统与核心控制器FPGA中的核1相连，Web服务器则与核0相连，FPGA内部核1与核0可进行实时数据交互，同时，Web服务器也与电脑或移动终端连接。其中，核心控制器FPGA采用异构双核模式，核1产生光伏并网系统的控制信号，核0搭载Linux系统来运行网络服务、数据存储和监测等功能。首先在核心控制器FPGA的核0中搭建Linux系统；然后进行光伏并网Web监测系统的设计，包括：Web服务器选择及其体系架构设计、公共网关接口(CGI)设计、数据库选择及其与CGI通信设计、Web监控界面的设计；最后给出了核0的应用程序设计、异构双核处理器启动和通信方式选择等。Linux采用B/S架构，通过Web网络服务，用户可使用电脑或移动终端访问网页，实现对光伏并网系统的远程监测。优选的，所述核心控制器FPGA选用异构双核的Zynq-7000型号。在FPGA中，系统功能实现主要包括三层：硬件层、系统层和应用层。FPGA中，核1实现光伏并网系统的相关控制，主要完成MPPT、SPWM、CAP和ADC等算法程序设计，核0移植Linux系统，实现光伏监测，包括：远程登录、数据存储和人机交互等，同时两核也可以进行实时数据交互。优选的，本专利技术给出了核0的Linux系统实现整体架构，包括移植编译Uboot、Kernal、Devicetree及Rootfs等Linux系统文件，通过CGI程序调用，实现Web界面和主机的信息交互。同时编写了多线程的应用程序，包含Web数据接收和发送线程、数据库存储线程、双核间通信线程、过流过压和系统异常保护等线程。优选的，所述Web服务器选择体积小、性能高的Boa嵌入式服务器，它响应快、资源开销小、能支持动态CGI并且源代码开放。采用CGI作为Boa服务器和应用程序的标准接口，CGI接口技术能使服务器与浏览器产生很好的交互性。系统选择小型SQLite数据库，它占有资源少、系统开销低，使用简单灵活。人机界面是基于HTML/JSP语言编写的，主要有登录界面、光伏管理界面、实时信息显示界面和历史数据显示界面。优选的，所述Linux进程间通信(IPC)方式选择如下：消息队列用于Web网页经CGI向网络服务器发送数据，包括指令和少量数据；共享内存用于CGI传送到web中实时显示，环境信息包括电网电压、电流，直流母线电压、电流和输出电压、电流等；信号量用于完成线程间的同步互斥机制，保证临界资源安全可靠；信号用于接收系统信号和用户指定的信号来完成相应的操作等；套接字用于多主机间网络通信，便于系统维护和扩展。优选的，所述核0不仅运行Linux实现Web监测，同时唤醒和监听核1，并与核1进行通信。优选的，所述核0运行Linux系统、核1运行光伏并网应用程序的机制是一种非对称异构多处理机制，是嵌入式发展的一项重大突破。在FPGA中，核0与核1有公有资源(如全局定时器)和私有资源(如私有中断)，它们通过公有资源OCM实现通信。OCM在一块连续的内存中分配资源，它是一块共享内存，需要使用内存映射后的地址来访问。在设备目录下存在/dev/shm设备文件，通过open函数和mmap函数即可获的共享内存的起始映射地址。在程序中进行宏定义，其中COMM_BASE是双核间通信的起始物理地址，访问映射后加上相应的偏移量的通信地址，即可实现双核间通信。另外采用了问答机制避免两核产生通信冲突。本专利技术的优点在于：1、双核系统易于扩充，外形小巧且处理性能强大，所用功耗低，产生热量少；2、所选CGI接口技术能使服务器与网页产生很好的交互性；移植的Boa服务器占用资源少、系统开销低；双核问答通信机制能有效避免两核间通信冲突。3、基于Web的监测系统能随时随地对光伏并网系统状态进行监测。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1为本专利技术的基于Linux的光伏并网Web监测系统结构图；图2为本专利技术的双核FPGA系统功能框图；图3为本专利技术的核0软件结构框图；图4为本专利技术的Web服务器体系架构图；图5为本专利技术的CGI工作流程图；图6为本专利技术的Linux系统程序设计结构图；图7为本专利技术的双核通信原理图；图8为本专利技术的核0启动流程图；图9为本专利技术的用户登录身份验证流程图；图10为本专利技术的网页系统的用户登录界面；图11为本专利技术的用户信息匹配测试图；图12为本专利技术的用户管理流程图；图13为本专利技术的网页系统的光伏并网管理界面；图14为本专利技术的网页系统的光伏信息实时显示界面；图15为本专利技术的历史数据管理流程图；图16为本专利技术的网页系统的历史数据显示界面。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。一种基于Linux的光伏并网Web监测系统，其结构如图1所示。系统主要包括：光伏并网系统、核心控制器FPGA、Web服务器、SQLite数据库、计算机或移动终端等。光伏并网系统与核心控制器FPGA中的核1相连，Web服务器则与核0相连，FPGA内部核1与核0可进行实时数据交互，同时，Web服务器也与电脑或移动终端连接。其中，核心控制器FPGA采用异构双核模式，核1产生光伏并网系统的控制信号，核0搭载Linux系统来运行网络服务、数据存储和监测等功能。首先在核心控制器FPGA的核0中搭建Linux系统；然后进行光伏并网Web监测系统的设计，包括：Web服务器选择及其体系架构设计、公共网关接口(CGI)设计、数据库选择及其与CGI通信设计、Web监控界面的设计；最后给出了核0的应用程序设计、异构双核处理器启动和通信方式选择等。Linux采用B/S架构，通过Web网络服务本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Linux的光伏并网Web监测系统，其特征在于，包括光伏并网系统、核心控制器FPGA、Web服务器、计算机或移动终端，所述光伏并网系统被配置为与所述核心控制器FPGA中的核1相连，所述Web服务器则被配置为与所述核心控制器FPGA中的核0相连，所述核心控制器FPGA内部的核1与核0可进行实时数据交互，同时，Web服务器也与计算机或移动终端连接；其中，核心控制器FPGA采用异构双核模式，核1产生光伏并网系统的控制信号，核0搭载Linux系统来运行网络服务、数据存储和监测功能。

【技术特征摘要】
1.一种基于Linux的光伏并网Web监测系统，其特征在于，包括光伏并网系统、核心控制器FPGA、Web服务器、计算机或移动终端，所述光伏并网系统被配置为与所述核心控制器FPGA中的核1相连，所述Web服务器则被配置为与所述核心控制器FPGA中的核0相连，所述核心控制器FPGA内部的核1与核0可进行实时数据交互，同时，Web服务器也与计算机或移动终端连接；其中，核心控制器FPGA采用异构双核模式，核1产生光伏并网系统的控制信号，核0搭载Linux系统来运行网络服务、数据存储和监测功能。2.根据权利要求1所述的光伏并网Web监测系统，其特征在于，所述核心控制器FPGA为异构双核的Zynq-7000；在核心控制器FPGA中，系统功被配置为硬件层、系统层和应用层；其中，核1被配置为实现光伏并网系统的MPPT、SPWM、CAP和ADC控制，核0被配置为移植Linux系统实现光伏监测，包括：远程登录、数据存储和人机交互，同时两核被配置为可进行实时数据交互。3.根据权利要求1所述的光伏并网Web监测系统，其特征在于，所述核0的整体架构包括移植编译的Linux系统文件、Web交互界面和多线程的应用程序，所述Web交互界面通过CGI程序调用实现Web界面和主机的信息交互，所述多线程的应用程序包含Web数据接收和发送线程、数据库存储线程、双核间通信线程、过流...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯小燕，王维建，
申请(专利权)人：上海新华控制技术集团科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31