基于Ｗｅｂ的太陽能電站遠程監(jiān)控中心設(shè)計

摘 要：根據(jù)太陽能電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的特點和要求，利用GPRS公共無線網(wǎng)絡(luò)將各地電站的有效數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，然后通過網(wǎng)站以Web形式發(fā)布，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)采集和設(shè)備故障報警等功能，提高了管理的自動化水平，降低了系統(tǒng)的維護成本。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計思想，詳細(xì)論述監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收模塊以及網(wǎng)站發(fā)布模塊的設(shè)計和實現(xiàn)過程。

關(guān)鍵詞：GPRS;Web;太陽能電站;遠程監(jiān)控中心;模塊化設(shè)計

中圖分類號：TP393文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)24-135-02

Design of the Remote Monitoring Center of Solar Power Station Based on Web

FENG Xu1，F(xiàn)ANG Chen2，LIU Hao3

(1.Suzhou Research Institute，Southeast University，Suzhou，215123，China;2.IC College，Southeast University，Nanjing，210096，China;3.ASIC Center，Southeast University，Nanjing，210096，China)

Abstract：Based on characteristics and requirement of the remote monitoring center of solar power station，the valid data from all the solar power stations are sent to the remote monitoring center by GPRS，and then published on the Web site.The function of real-time data collection and equipment failure alarm is implemented so that the automation level of management is increased and the maintenance costs of the system are reduced.Modular design concept is used in this system，the design and accomplishment of the data reception modular and the web site modular are discussed in details.

Keywords：GPRS;Web;solar power station;remote monitoring center;modular design

眾所周知，在當(dāng)今世界能源日益緊缺的情況下，人們已把太陽能這一取之不盡、用之不竭的環(huán)保能源作為開發(fā)利用的主要新能源之一。太陽能光伏發(fā)電作為太陽能一個很重要的應(yīng)用方向，目前已被廣泛用于城市現(xiàn)代化建筑、市政公共工程以及亮化工程等方面。

隨著太陽能電站的大量增加，其維護困難日益顯現(xiàn)，維護成本也逐漸上升。由于太陽能電站的分散性，如果采用傳統(tǒng)的人工記錄方式，不僅不能及時發(fā)現(xiàn)電站的運行問題，還會耗費大量的人力物力。

研究的太陽能電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)，利用GPRS公共無線網(wǎng)絡(luò)將各地電站的有效數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，然后通過網(wǎng)站以Web形式發(fā)布。這樣，人們坐在計算機前就可以通過Internet實現(xiàn)對太陽能電站的監(jiān)控與管理，提高了維護的效率和水平。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

太陽能電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，主要由4部分構(gòu)成：當(dāng)?shù)靥柲茈娬緮?shù)據(jù)采集模塊、GPRS無線傳輸模塊、監(jiān)控中心數(shù)據(jù)接收模塊以及監(jiān)控中心網(wǎng)站發(fā)布模塊。整個系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)采集模塊是用來獲取太陽能電站設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，GPRS無線傳輸模塊是將獲取的實時數(shù)據(jù)透明傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心數(shù)據(jù)接收模塊是實時監(jiān)聽各地電站傳送的數(shù)據(jù)并通過解析存儲在混合數(shù)據(jù)庫中，監(jiān)控中心網(wǎng)站發(fā)布模塊則是將混合數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以表格和曲線圖等形式生動形象地展示給用戶。

本文將對監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收模塊以及網(wǎng)站發(fā)布模塊進行詳細(xì)論述。

2 監(jiān)控中心的設(shè)計要求

（1） 數(shù)據(jù)監(jiān)聽要求穩(wěn)定可靠。

數(shù)據(jù)監(jiān)聽主要完成實時監(jiān)聽各地電站傳送的有效數(shù)據(jù)的功能。由于軟件需要長時間在服務(wù)器上運行，因此，如何提高軟件的穩(wěn)定性和可靠性成為首要考慮的問題。

（2） 數(shù)據(jù)存儲要求簡潔高效。

數(shù)據(jù)存儲主要完成對有效數(shù)據(jù)進行解析并存入數(shù)據(jù)庫的功能。由于數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)直接影響到網(wǎng)頁查詢效率，因此，如何設(shè)計高效數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成為首要考慮的問題。

（3） 數(shù)據(jù)顯示要求生動形象。

數(shù)據(jù)顯示主要完成將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)站的形式顯示給用戶的功能。由于存在內(nèi)部監(jiān)控和對外演示2類不同的用戶，因此，如何生動形象顯示數(shù)據(jù)成了首要考慮的問題。

3 監(jiān)控中心的具體實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)接收模塊的實現(xiàn)

根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)聽穩(wěn)定可靠的設(shè)計要求，考慮到隨著監(jiān)控電站的逐漸增加，監(jiān)控中心載荷將日益加重，設(shè)計時采用異步Socket進行實時監(jiān)聽，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時，考慮到數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸存在無邊界問題，故在接收時采用“包頭＋包尾＋包長”的判斷機制，對不合格的數(shù)據(jù)丟棄，確保接收數(shù)據(jù)的可靠性。具體實現(xiàn)上，采用微軟最新的C#語言進行編程，將數(shù)據(jù)接收軟件劃分為“操作區(qū)”和“接收區(qū)”，軟件界面如圖2所示。

3.2 混合數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)

根據(jù)數(shù)據(jù)存儲簡潔高效的設(shè)計要求，設(shè)計時采用混合數(shù)據(jù)庫，在接收到有效數(shù)據(jù)后進行兩層存儲。具體來說，將最新接收的數(shù)據(jù)存入XML文件中，覆蓋舊數(shù)據(jù)，提高網(wǎng)頁實時刷新效率；同時，將最新接收的數(shù)據(jù)存入SQL數(shù)據(jù)庫中，添加新數(shù)據(jù)，方便進行歷史查詢。

3.3 網(wǎng)站發(fā)布模塊的實現(xiàn)

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示生動形象的設(shè)計要求，設(shè)計時從2種不同的用戶需求進行考慮：

（1） 考慮到內(nèi)部監(jiān)控面向公司的管理人員，主要需求是實時監(jiān)控系統(tǒng)運行情況。為此，應(yīng)該以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向進行功能設(shè)計，盡可能詳細(xì)還原太陽能電站的各種有效數(shù)據(jù)。用戶進入首頁后，輸入用戶名和密碼就能直接進入相應(yīng)電站查看實時數(shù)據(jù)和查詢歷史數(shù)據(jù)，如圖3所示。

（2） 考慮對外演示面向來訪客戶和領(lǐng)導(dǎo)，主要需求是宏觀顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。為此，應(yīng)該以圖表為導(dǎo)向進行功能設(shè)計，盡可能顯示太陽能電站的整體概況和圖表。用戶進入首頁后，點擊演示登錄就進入太陽能電站全國布局圖界面，選擇相應(yīng)的城市就可以查看該地區(qū)的各種圖表，從而獲得生動直觀的印象，如圖4所示。

4 結(jié) 語

可再生能源有著廣泛的應(yīng)用前景，隨著利用太陽能、風(fēng)能、潮汐能等新能源的各種電站的日益普及，其運行情況的監(jiān)測也就日趨重要。本系統(tǒng)通過模塊化設(shè)計，實現(xiàn)了Internet遠程監(jiān)控太陽能電站，節(jié)約了人力物力，提高了監(jiān)控的效率和水平。

參考文獻

［1］ Joseph Mayo.C#技術(shù)內(nèi)幕［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2003.

［2］周存杰.Visual C#.NET網(wǎng)絡(luò)核心編程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2002.

［3］賈素玲，王強.XML技術(shù)應(yīng)用［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2007.

［4］趙松濤.SQL Server 2005奧秘［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［5］王建華，湯世明，謝吉容.ASP.NET 2.0動態(tài)網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)與實踐［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［6］吳慶志，孫曉.光伏電站的數(shù)據(jù)采集與通訊［J］.微計算機信息，2002，18(5):31 -33.

［7］劉福才，高秀偉，牛海濤，等.太陽能光伏電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計［J］.儀器儀表學(xué)報，2002，23(3):418-419.

［8］倪原，張峰.太陽能電源的遠程監(jiān)控系統(tǒng)［J］.探測與控制學(xué)報，2003，25(3):62-64.

［9］舒杰.太陽能光伏系統(tǒng)中的遠程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)［D］ 廣州:華南理工大學(xué)，2004.

［10］王儉坤.公路隧道太陽能照明的遠程監(jiān)控系統(tǒng)［D］ 上海:上海交通大學(xué)，2005.

作者簡介 馮 旭 男，1984年出生，江蘇揚中人，碩士研究生。研究方向為基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用。

方 晨 男，1981年出生，江蘇鎮(zhèn)江人，博士研究生。研究方向為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計技術(shù)。

劉 昊 男，1973年出生，甘肅蘭州人，講師。研究方向為集成電路設(shè)計方法學(xué)與集成電路設(shè)計技術(shù)。