基于Ｗｅｂ的太陽能電站遠程監控中心設計

摘 要：根據太陽能電站遠程監控系統的特點和要求，利用GPRS公共無線網絡將各地電站的有效數據傳輸至監控中心，然后通過網站以Web形式發布，實現了實時數據采集和設備故障報警等功能，提高了管理的自動化水平，降低了系統的維護成本。系統采用模塊化設計思想，詳細論述監控中心的數據接收模塊以及網站發布模塊的設計和實現過程。

關鍵詞：GPRS;Web;太陽能電站;遠程監控中心;模塊化設計

中圖分類號：TP393文獻標識碼：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，FANG 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、用之不竭的環保能源作為開發利用的主要新能源之一。太陽能光伏發電作為太陽能一個很重要的應用方向，目前已被廣泛用于城市現代化建筑、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，維護成本也逐漸上升。由于太陽能電站的分散性，如果采用傳統的人工記錄方式，不僅不能及時發現電站的運行問題，還會耗費大量的人力物力。

研究的太陽能電站遠程監控系統，利用GPRS公共無線網絡將各地電站的有效數據傳送至監控中心，然后通過網站以Web形式發布。這樣，人們坐在計算機前就可以通過Internet實現對太陽能電站的監控與管理，提高了維護的效率和水平。

1 系統的結構與功能

太陽能電站遠程監控系統采用模塊化設計，主要由4部分構成：當地太陽能電站數據采集模塊、GPRS無線傳輸模塊、監控中心數據接收模塊以及監控中心網站發布模塊。整個系統的體系結構如圖1所示。

當地數據采集模塊是用來獲取太陽能電站設備的實時數據，GPRS無線傳輸模塊是將獲取的實時數據透明傳輸至監控中心，監控中心數據接收模塊是實時監聽各地電站傳送的數據并通過解析存儲在混合數據庫中，監控中心網站發布模塊則是將混合數據庫中的數據以表格和曲線圖等形式生動形象地展示給用戶。

本文將對監控中心的數據接收模塊以及網站發布模塊進行詳細論述。

2 監控中心的設計要求

（1） 數據監聽要求穩定可靠。

數據監聽主要完成實時監聽各地電站傳送的有效數據的功能。由于軟件需要長時間在服務器上運行，因此，如何提高軟件的穩定性和可靠性成為首要考慮的問題。

（2） 數據存儲要求簡潔高效。

數據存儲主要完成對有效數據進行解析并存入數據庫的功能。由于數據的存儲結構直接影響到網頁查詢效率，因此，如何設計高效數據結構成為首要考慮的問題。

（3） 數據顯示要求生動形象。

數據顯示主要完成將數據通過網站的形式顯示給用戶的功能。由于存在內部監控和對外演示2類不同的用戶，因此，如何生動形象顯示數據成了首要考慮的問題。

3 監控中心的具體實現

3.1 數據接收模塊的實現

根據數據監聽穩定可靠的設計要求，考慮到隨著監控電站的逐漸增加，監控中心載荷將日益加重，設計時采用異步Socket進行實時監聽，增強了系統的穩定性。同時，考慮到數據在網絡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，對不合格的數據丟棄，確保接收數據的可靠性。具體實現上，采用微軟最新的C#語言進行編程，將數據接收軟件劃分為“操作區”和“接收區”，軟件界面如圖2所示。

3.2 混合數據庫的實現

根據數據存儲簡潔高效的設計要求，設計時采用混合數據庫，在接收到有效數據后進行兩層存儲。具體來說，將最新接收的數據存入XML文件中，覆蓋舊數據，提高網頁實時刷新效率；同時，將最新接收的數據存入SQL數據庫中，添加新數據，方便進行歷史查詢。

3.3 網站發布模塊的實現

根據數據顯示生動形象的設計要求，設計時從2種不同的用戶需求進行考慮：

（1） 考慮到內部監控面向公司的管理人員，主要需求是實時監控系統運行情況。為此，應該以數據為導向進行功能設計，盡可能詳細還原太陽能電站的各種有效數據。用戶進入首頁后，輸入用戶名和密碼就能直接進入相應電站查看實時數據和查詢歷史數據，如圖3所示。

（2） 考慮對外演示面向來訪客戶和領導，主要需求是宏觀顯示系統運行狀態。為此，應該以圖表為導向進行功能設計，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，選擇相應的城市就可以查看該地區的各種圖表，從而獲得生動直觀的印象，如圖4所示。

4 結 語

可再生能源有著廣泛的應用前景，隨著利用太陽能、風能、潮汐能等新能源的各種電站的日益普及，其運行情況的監測也就日趨重要。本系統通過模塊化設計，實現了Internet遠程監控太陽能電站，節約了人力物力，提高了監控的效率和水平。

參考文獻

［1］ Joseph Mayo.C#技術內幕［M］.北京:機械工業出版社，2003.

［2］周存杰.Visual C#.NET網絡核心編程［M］.北京:清華大學出版社，2002.

［3］賈素玲，王強.XML技術應用［M］.北京:清華大學出版社，2007.

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

［5］王建華，湯世明，謝吉容.ASP.NET 2.0動態網站開發技術與實踐［M］.北京:電子工業出版社，2007.

［6］吳慶志，孫曉.光伏電站的數據采集與通訊［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控系統的設計［J］.儀器儀表學報，2002，23(3):418-419.

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

［9］舒杰.太陽能光伏系統中的遠程監控系統開發［D］ 廣州:華南理工大學，2004.

［10］王儉坤.公路隧道太陽能照明的遠程監控系統［D］ 上海:上海交通大學，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的嵌入式系統開發與應用。

方 晨 男，1981年出生，江蘇鎮江人，博士研究生。研究方向為無線傳感器網絡MAC協議設計技術。

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