Marco de trabajo para la generación de software para la gestión de sistemas de energía solar

Resumen

El auge que están alcanzando los sectores relacionados con la gestión de sistemas energéticos y en especial, los relacionados con las energías renovables, están propiciando la necesidad de disponer de mecanismos para la monitorización y la vigilancia energética de los mismos. El objetivo de esta tesis es la de proponer y desarrollar un marco de trabajo, integrado con una metodología y procedimientos, para generar programas para la monitorización y supervisión de sistemas de energía solar. Para el desarrollo de este marco de trabajo se ha propuesto una arquitectura software basada en capas, cada una de las cuales incluye componentes desarrollados a partir de interfaces especializados que ofrecen funcionalidades para la definición, modelizado, comunicación, almacenamiento, supervisión, evaluación y predicción del funcionamiento de sistemas energéticos. Esta arquitectura permite describir las partes de un sistema energético y la interacción entre ellas, así como los patrones que se utilizan para su composición y las restricciones de estos patrones. Otra aportación de esta tesis es la definición de los estándares utilizados para el establecimiento de conexiones y coordinación entre los componentes de cada capa. La propuesta que se hace de utilizar un marco de trabajo para desarrollar software para la gestión de sistemas energéticos facilita la construcción de nuevo software de gestión, evita los detalles de bajo nivel y minimiza los tiempos de desarrollo. El marco de trabajo puede extenderse y seguir un esquema desacoplado al no existir relaciones directas entre clases a favor de las relaciones establecidas entre interfaces. Mecanismos como la inyección de dependencias o la implementación por delegación de interfaces hacen posible que este marco de trabajo desarrollado sea altamente desacoplado y fácilmente extensible y configurable. Otra importante aportación de la tesis es la propuesta de un sistema de comunicaciones que permite mecanismos de intercambio de información utilizando estándares abiertos. Uno de los grandes problemas en el desarrollo de sistemas de monitorización y supervisión de sistemas energéticos es la diversidad de dispositivos y protocolos existentes. Para resolver este problema, el sistema de comunicaciones propuesto está totalmente separado de las demás funcionalidades y se basa en la utilización del estándar OPC. Esto permite disponer de un mecanismo único, sencillo y eficiente de comunicación con todos los dispositivos con los que se debe intercambiar información que forman parte de las instalaciones. El marco de trabajo presentado proporciona además, un conjunto de clases que puede ser directamente utilizado en la gestión de sistemas energéticos para la comunicación con la mayor parte de los dispositivos disponibles. Para el desarrollo e implementación del marco de trabajo se han utilizado metodologías ágiles lo que ha permitido poner de manifiesto buenas prácticas para el desarrollo de sistemas software que garantizan una calidad en el resultado final en base a conceptos de rendimiento, mantenimiento y extensibilidad. Por otra parte, se han propuesto modelos de evaluación del funcionamiento de sistemas de energía solar basados en estadística descriptiva e inferencial y modelos de predicción de la producción de estos sistemas basados en técnicas de aprendizaje automático. Además, se ha propuesto también un modelizado genérico para la representación de las instalaciones energéticas que permite utilizar los modelos de evaluación y predicción propuestos. Finalmente, se han desarrollado varios programas de monitorización y supervisión para sistemas reales que han permitido comprobar la capacidad del marco desarrollado para la gestión de sistemas energéticos reales. Se presentan, a modo de ejemplo de la validez del marco de trabajo desarrollado, los resultados obtenidos para algunas de estas instalaciones.