引言

　　光伏發(fā)電技術是世界新能源的發(fā)展趨勢之一,，它要求更講究系統(tǒng)效率,、更可靠、也更經(jīng)濟,。傳統(tǒng)意義上的監(jiān)控一般建立在近距離條件下,，即近距離監(jiān)控，這種方式要求配備一定的維護人員進行,，花費大量的人力,、物力和財力，而且隨著電站規(guī)模的擴大,，已經(jīng)越來越不能適應現(xiàn)代化經(jīng)濟的發(fā)展,，因此，一種成本低,、低功耗,、界面簡單容易操作、具有配置通用性,、方便實用的光伏電源" title="電源">電源監(jiān)控系統(tǒng)" title="監(jiān)控系統(tǒng)">監(jiān)控系統(tǒng)勢在必行,。而這種實時監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應用，也會在很大程度上促進國內(nèi)新能源技術的進一步研究,，對于能源及相關工業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義,。

　　本文在研究虛擬儀器及相關通訊技術的基礎上，運用LabView" title="LabView">LabView對光伏電源監(jiān)控界面的研發(fā),，最終形成一種基于LabVIEW的多功能監(jiān)控界面設計方案,。此監(jiān)控界面有處理數(shù)據(jù)類型多、存儲數(shù)據(jù)量大,、界面具備人性化等特點,。

　　1 光伏電源監(jiān)控系統(tǒng)

　　光伏電源監(jiān)控系統(tǒng)可分為以下模塊：光伏電源數(shù)據(jù)采集與控制（DSP28035 ） 、數(shù)據(jù)處理（ MCUSTC12LE5A60S2）,、TFT觸摸屏液晶顯示,、現(xiàn)場監(jiān)控（PC機）、無線通訊（GSM TC35）,、后臺監(jiān)控（PC機）,。光伏電源監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示,。

圖1 光伏電源監(jiān)控系統(tǒng)框圖

　　各模塊的作用如下：

　　光伏電源數(shù)據(jù)采集與控制模塊：通過霍爾傳感器實現(xiàn)對電壓、電流的測量,，利用DSP28035強大的數(shù)據(jù)處理功能,，先實現(xiàn)A/D轉換，然后將所得的量進行處理,，對光伏電源系統(tǒng)輸出進行控制,，同時通過SPI將數(shù)據(jù)傳輸給MCU STC12LE5A60S2.

　　數(shù)據(jù)處理模塊：MCU將DSP傳輸過來的數(shù)據(jù)進行分類、計算,、存儲和數(shù)據(jù)傳輸,。該模塊將所需存儲的數(shù)據(jù)存儲在Flash里，并作為DSP與上位機的中間橋梁,，通過串口,、485和GSM實現(xiàn)TFT顯示、現(xiàn)場監(jiān)控和后臺監(jiān)控,。

　　TFT觸摸屏模塊：該模塊通過232與單片機通訊,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示和對參數(shù)的設置,。

　　現(xiàn)場監(jiān)控模塊：該模塊可實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時顯示,，同時可以采集60天單片機存儲的數(shù)據(jù)，以便用戶進行數(shù)據(jù)處理和觀察設備的運行情況,，另外用戶可以實現(xiàn)現(xiàn)場的參數(shù)設置,。

　　無線通訊模塊：該模塊主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程無線傳輸，將數(shù)據(jù)傳送給后臺,。

　　后臺監(jiān)控模塊：該模塊為設計的主要部分,，GSM傳輸來的數(shù)據(jù)通過串口給PC機。該后臺監(jiān)控可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控,、歷史數(shù)據(jù)存儲,、參數(shù)設置、數(shù)據(jù)顯示,、報警等功能,。

　　2 相關監(jiān)控系統(tǒng)使用軟件

　　2.1 LabVIEW

　　LabVIEW是一種用圖標代替文本創(chuàng)建應用程序的圖形化編程語言。被工業(yè)界,、學術界和研究實驗室所廣泛接受,，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。

　　LabVIEW集成了與滿足GPIB,、VXI,、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。還內(nèi)置了便于應用TCP/IP,、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù),。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器,，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。

　　LabVIEW是一個面向最終用戶的工具,。它可以增強你構建自己的科學和工程系統(tǒng)的能力,，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進行原理研究,、設計,、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率,。

　　利用LabVIEW,可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件,，它是一個真正的32位/64位編譯器。像許多重要的軟件一樣,，LabVIEW提供了Windows,、UNIX、Linux,、Macintosh的多種版本,。2.2 GSM

　　GSM模塊，是將GSM射頻芯片,、基帶處理芯片,、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上,，具有獨立的操作系統(tǒng),、GSM射頻處理、基帶處理并提供標準接口的功能模塊,。因此,，GSM模塊具有發(fā)送SMS短信，語音通話,，GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)然贕SM網(wǎng)絡進行通信的所有基本功能,。

　　簡單來講，GSM模塊加上鍵盤,、顯示屏和電池,，就是一部手機。

　　本設計采用的是Siemeils公司的TC35,該模塊是Siemeils公司推出的新一代無線通信GSM模塊,。自帶RS232通訊接口,，可以方便地與PC機、單片機連機通訊,。

　　可以快速,、安全、可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù),、語音傳輸,、短消息服務和傳真,。

　　2.3 Access 2003

　　Access 2003是微軟公司Microsoft Office 2003產(chǎn)品組件之一，是一個功能強大的數(shù)據(jù)庫管理工具,，是在Windows 2000或Windows XP環(huán)境下運行的一種關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),。其交互性很好，用戶不用編程就能夠創(chuàng)建整個數(shù)據(jù)庫,，其中還包含用于開發(fā)高級數(shù)據(jù)庫的程序設計語言Access Basic.其主要特點如下：1）存儲方式多樣,；2）面向對象；3）界面友好,、易操作,；4）集成環(huán)境、處理多種數(shù)據(jù)信息,；5）支持ODBC（開發(fā)數(shù)據(jù)庫互連,，Open Data Base Connectivity）。

　　3 基于LabVIEW的光伏電源監(jiān)控系統(tǒng)

　　3.1 功能需求

　　目的是在上位機實現(xiàn)系統(tǒng)的各種監(jiān)控功能,。從現(xiàn)場傳來的數(shù)據(jù),，經(jīng)上位機分析整理后，一方面以圖表等形式實時顯示,，供工作人員查看,；另一方面保存到數(shù)據(jù)庫中，作為歷史記錄,，便于以后查詢調(diào)用,。上位機監(jiān)控具有"可見即可得"的操作界面，并且集成了報警處理,、用戶權限管理等在工業(yè)中非常實用的功能模塊。

　　3.2 現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)設計

　　3.2.1 現(xiàn)場監(jiān)控界面設計

　　現(xiàn)場監(jiān)控界面是為用戶隨時觀察現(xiàn)場工作情況和采集歷史數(shù)據(jù)所設計的,，因此該界面上包括運行狀態(tài)查詢,、系統(tǒng)電量查詢與電池儲能查詢、發(fā)電時間統(tǒng)計和日志以及趨勢圖,，用戶可以根據(jù)自己的需要點擊相應的模塊進入相應界面,，設置部分界面如圖2、3所示,。

圖2 運行狀態(tài)查詢

圖3 設置界面

　3.2.2 現(xiàn)場監(jiān)控程序設計

　　為了適應用戶操作,，程序部分采用了LabVIEW中的幾種比較典型的結構--循環(huán)結構、事件結構,、順序結構,、條件結構。該現(xiàn)場監(jiān)控的程序由以下幾部分組成：

　　倒推日期模塊,、獲取當前系統(tǒng)時間模塊,、超時模塊,、設置模塊、提取系統(tǒng)電量模塊,、提取電池儲能模塊,、導入歷史數(shù)據(jù)模塊。

　　3.3 后臺監(jiān)控系統(tǒng)設計

　　3.3.1 后臺監(jiān)控界面設計

　　后臺監(jiān)控的功能是用戶通過該后臺對現(xiàn)場設備進行遠程監(jiān)視和控制,。由于后臺監(jiān)控和現(xiàn)場監(jiān)控的功能存在差異,，因此在界面設計的側重點上有所差異，該后臺監(jiān)控界面主要包括以下功能：查詢當前系統(tǒng)運行狀態(tài),；查詢系統(tǒng)的發(fā)電量和用電量（表格和直方圖形式顯示）,；查詢電池的充電量和放電量（表格和直方圖形式顯示）；查詢發(fā)電時間統(tǒng)計,；查詢故障數(shù)據(jù)（欠壓,、過載、過熱,、過壓,、控制啟動、電池過放,、電池過充,、負載過壓、負載過載,、負載端路,、預警啟動）；查詢歷史數(shù)據(jù)（發(fā)電量,、用電量,、充電量、放電量）,、日志（控制啟動,、電池過放、電池過充,、負載過壓,、負載過載、負載端路,、預警啟動,、輸出最高、輸出最低,、最近3月內(nèi)各月最大日放電量）,、參數(shù)設置（密碼可以修改），設置部分界面如圖4、5所示,。

圖4 參數(shù)初始化

圖5 發(fā)電時間統(tǒng)計3.3.2 后臺監(jiān)控程序設計

　　現(xiàn)場監(jiān)控采用的是485通訊,，而后臺則是采用GSM無線傳輸模塊，因此在設計后臺監(jiān)控程序時就必須采用一種適合GSM通訊的機制,。因此在后臺監(jiān)控中,，報警接收是程序運行的默認狀態(tài)，當用戶進行操作或系統(tǒng)的判斷為真時才執(zhí)行操作,，這樣就大大減少數(shù)據(jù)量的傳輸,，降低程序的運行成本。當然二者都運用了事件結構作為主結構,，這是用戶操作觸發(fā)程序運行比較理想的函數(shù)結構,。

　　為了實現(xiàn)這一功能，在后臺監(jiān)控程序設計中包含了以下模塊：參量初始化,、GSM模塊初始化,、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、手機號發(fā)送模塊,、通知器模塊,、超時模塊、數(shù)據(jù)接收模塊,、設置模塊,、日志模塊、查看統(tǒng)計模塊等,。

　　4 實測結果與結論

　　4.1 實測結果

　　本光伏電源監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)研制完成并經(jīng)長期運行,，效果良好，驗證了設計的正確性,。部分實測結果如圖6,、7所示。

圖6 趨勢圖

圖7 電量直方圖顯示

　　5 結論

　　本文基于LabVIEW設計了一套光伏電源監(jiān)控系統(tǒng),，對現(xiàn)場設備的各項運行狀態(tài),、各電路參數(shù)、已經(jīng)運行時間進行詳細的檢測記錄,，并通過PC機的界面實時顯示出來，通過Access數(shù)據(jù)庫對歷史數(shù)據(jù)做好存儲,，在實際調(diào)試中也獲得了良好的效果,。在新能源技術快速發(fā)展的環(huán)境下，這種實時監(jiān)控系統(tǒng)將會有更廣闊的應用前景,，也會在很大程度上促進國內(nèi)新能源監(jiān)控技術的進一步研究,，對于綠色環(huán)保可再生新能源領域的相關產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有很重要的的意義,。