SignalR技術在光伏監控系統中的研究與應用

何文學??++羅晟勇??++彭天玲

摘要：隨著互聯網技術的快速發展，采用易于部署和遠程監控的B/S架構來實現光伏監控系統是大勢所趨，但傳統B/S架構以客戶端發出請求、服務器端響應的工作方式無法很好的滿足光伏行業對數據實時性的高要求。為了解決此問題，研究SignalR技術在光伏監控系統中的應用具有重要的意義和實用價值。

關鍵詞：SignalR；光伏監控；B/S架構；服務端

中圖分類號：TP311.5文獻標識碼：A

1引言

隨著能源供需矛盾的不斷加劇和環境污染的日益嚴重，世界各國都在努力開發和尋找可替代的綠色清潔能源。太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源，太陽能資源的利用是國家可持續發展戰略的重要內容[1]。使用無污染的太陽能并將光伏發電技術推廣勢在必行。隨著規模性光伏電站大量投入運行，實時地監控光伏電站運行狀況，滿足電站系統的監控需求，是目前亟需解決的關鍵問題。

目前的光伏發電站大都以孤立的形式存在，之間并無聯系，缺乏統一的調度與監控，每個光伏電站都配備了各自的技術、運行和管理人員，各電站間缺乏協調運行管理[2，3]。隨著互聯網技術的快速發展，傳統的C/S架構系統向B/S架構發展已成為必然的趨勢，B/S架構的系統能很好的解決光伏發電站信息孤立，多站遠程統一調度與監控困難的問題，但是B/S架構傳統的客戶端瀏覽器與服務器之間通過請求/響應來獲取信息的方式已經不能滿足光伏監控系統對數據實時性的要求。SignalR兼容的通訊設計將Comet與WebSocket等實時通訊技術都整合在其通訊框架中，支持從服務端到客戶端的高頻率推送，極大的提高了B/S架構應用的實時性。同時，SignalR將底層復雜的通訊技術進行抽象，提供給開發者一個簡單易用的高階API，用來實現服務器端與瀏覽器間的遠程調用[4]。

2SignalR技術研究

SignalR是一個有利于構建交互式、多用戶以及實時Web應用程序的框架，它大量使用了異步技術以使得應用程序滿足實時性要求并達到最佳性能。它抽象了應用程序客戶端和服務器之間的傳輸協議，支持HTML5的WebSocket，ServerSendEvents協議及Comet的ForeverFrame，AjaxLongPooling協議[5]。SignalR始終都會嘗試根據環境的兼容性選用最高效的傳輸方式，然后使用它來創建底層連接并保持連接持續打開，同時還能自動管理連接斷開和重連。如圖1所示，我們只需要使用一個持續打開的連接，而無需知道其底層是采用的哪種技術實現的。

SignalR提供了一套統一的編程模型，它不依賴于實現基礎連接的具體技術。開發人員而無需關心底層是使用LongPooling還是WebSockets方式來維持連接，只要在框架建立的虛擬連接上實現自己的服務，并且始終都是使用同樣的API，這種方式使得該框架功能非常強大，靈活。SignalR還包含一個消息總線，它可以管理連接到服務的客戶端和服務端之間數據的發送和接收。服務端可以跟蹤連接到它的客戶端并檢測它們的狀態是連接還是斷開，同時，服務端可以發送消息給所有或者部分連接到它的客戶端，自動管理所有和通訊相關的問題并保證消息的傳送[6]。

SignalRAPI包含兩種模式的客戶端和服務器之間的通信：持久連接和Hubs。一個持久連接表示發送單一的接收方消息、分組消息或廣播消息的一個簡單的端點。持久連接API使得開發人員可以直接訪問SignalR公開的低級別的通信協議。而Hubs是建立在持久連接API上的更高級別的管道，它允許客戶端和服務端可以像調用本地方法一樣直接相互調用對方的方法，并支持強類型的參數傳遞及模型綁定[7]。圖2顯示了Hubs、持久連接和用于傳輸的基礎技術之間的聯系。

3SignalR在光伏監控系統中的應用

在光伏監控系統中，底層的匯流箱、逆變器、箱變和環境監測儀等設備的實時數據通過數據采集程序統一采集并存放到實時數據庫中，光伏監控系統需要在實時數據庫中的數據更新時能立即反饋給客戶端界面，動態的更新界面數據，同時實時反映出底層設備的運行工況。

傳統的光伏監控系統都是采用C/S架構的組態軟件實現，實時性較高，能很好的滿足光伏監控系統對數據實時性要求高的需求，但是具有部署困難、維護成本高和無法通過互聯網進行遠程監控和多站監控的缺點[8]。而采用B/S架構的監控系統能夠進行分布式部署，客戶端只需一個瀏覽器就可以進行遠程監控和多站監控，能夠很好的解決C/S的不足。但是傳統的B/S架構的軟件一般都是客戶端使用AJAX輪詢的方式（如圖3），在指定時間間隔主動向服務端發出異步的HTTP請求，服務端接收到請求后馬上返回響應信息并關閉連接。客戶端不管實時數據是否有更新，都會將從服務端獲取的實時數據用于前端界面的更新，這樣就造成了帶寬和服務器資源的浪費，導致實時性和響應速度下降。為了彌補B/S架構軟件的這些缺點，將兼容了多種通訊協議的SignalR框架應用到光伏監控系統中，能夠很大程度上提高其實時性和響應速度，讓使用者感覺就像是在用C/S架構的軟件。應用了SignalR框架的光伏監控系統，在系統初始化時SignalR會初始化一個Hub連接到服務端（如圖4），服務端會一直等待數據更新，在實時數據沒有發生更新之前，服務端不會返回響應信息，直到實時數據發生更新，服務端的Hub會主動調用客戶端JavaScript腳本方法，用最新的實時數據更新前端需要更新的元素，而不會反復的與服務器端發生HTTP請求，前端數據也只會在實時數據真正發生改變時才被服務端通知進行更新，這樣就能很大程度上減小帶寬的使用，同時也能保證光伏監控系統更高的數據實時性，能及時的反應出底層設備的運行情況。

要將SignalR框架應用到光伏監控系統中，首先要在服務層為需要進行實時更新的業務數據建立相應的Hub類，它負責處理從客戶端接收的連接和客戶端調用的服務端方法。然后建立一個相應的業務類，它負責定時的查詢實時數據庫中的數據是否發生變化，當數據發生變化時，業務類將發生變化的數據廣播到客戶端，客戶端對應的腳本方法接收到服務端的通知后，會將需要更新的實時數據替換前端界面的舊數據，以達到有針對性的進行實時數據更新的目的。