基于B/S模式的光伏中心數據采集系統的結構設計

無錫機電高等職業技術學校 徐 軍

開發、利用新能源和可再生能源是世界經濟未來發展中最具有決定性影響的技術之一。太陽能作為其中的佼佼者，其優勢受到了人們的普遍重視。巨量的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染的、廉價的、人們可以自由取用的能源。太陽每秒發送到地面的能量達8O萬千瓦，只要把這些能量中的千分之一轉為電能，其發電總量就能大大滿足全世界的能耗需求。

太陽能轉化利用的方式有光熱、光伏、光化學三種方式，其中以光伏發電最受人們矚目。光伏發電是利用光生伏特效應原理制成的太陽能電池將太陽輻射能轉化為電能的發電技術。光伏發電屬于不消耗化石燃料的可再生能源，不會產生危及環境的污染，運行安靜、輸電和配電成本低、可靠性高、壽命長、維護少、相對安全性好，適合分散供電，擴能方便，與其它電源和儲電系統兼容方便。

太陽能光伏電站作為一種相對獨立分散的發電系統，其建設需要一大批相關技術的支持和設備配套。在建造完成光伏電站后，要對相對分散的電站系統進行有效的能源管理和集中調度，保證太陽能光伏電站系統的正常有效運行，就需要對各個分散的太陽能光伏電站系統的運行狀態進行實時的監控和評估。光伏電站能得到有效的監控是光伏發電應用的關鍵。

一、光伏電站近距離監控情況分析

對于太陽能光伏電站系統，目前大多采用的監控方式是近距離的監控。這種監控方式主要通過設在光伏電站現場附近的液晶顯示屏來顯示電站運行的各種參數（光伏陣列電壓、蓄電池電壓、蓄電池充電電流、環境溫度、光照強度等），電站維護人員在現場，通過不間斷的觀察監視顯示屏所顯示的數值，做必要的記錄并根據相應參數數值做出適當的調整處理，用手動方式來修改查看控制電站的各種狀態參數。

當前我國的光伏電站絕大多數都建設在偏遠地區，都相對分散而且獨立。這種情況下要保證每個電站都能正常并高效的運轉，就必須在每個電站維護點配備一定數量的維護工作人員，并且維護人員要輪流值班，才能保證光伏電站不間斷的工作在最佳狀態。但由于一般光伏電站所處地環境惡劣，給電站維護人員的維護工作和日常生活帶來了很多困難，維護人員的勞動強度大，管理難度高，所付出的人力、物力、財力成本高。隨著近些年我國光伏電站建設速度的加快，光伏電站的數量越來越多，分布區域越來越廣，電站規模越來越大。由此對于各個電站所付出的維護成本將成倍的增長。

同時由于分布數量的加大，但是各個光伏電站之間又相對的獨立，各電站數據不能交流。不利于各電站之間的互補，和統籌各光伏電站資源，造成了光伏電能資源的浪費。也不利于相關部門對于光伏電站的監管、評估和統計。這些都顯示了現有的光伏電站監控體系是不能滿足日益增長的現代光伏電站產業發展的。

二、物聯網監控技術

相對于近程監控，遠程監控技術已經受到人們越來越多的重視。所謂遠程監控技術就是利用計算機通過網絡系統實現對遠程工業生產等過程進行監視和控制。遠程監控技術一開始被應用于各尖端領域，隨后又被應用于工業控制和交通管理等領域。到了上個世紀末的時候，由于信息和通訊技術的快速發展，遠程監控技術得以廣泛的進入人們生活的各個領域。

進入二十一世紀以來，一個新的信息技術概念“物聯網”被提出，成為一代炙手可熱的技術。物聯網是在計算機互聯網的基礎上，利用傳感器網絡等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的網絡“Internet of Things”。在這個網絡中，物品與物品之間能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。其實質就是利用傳感器與計算機互聯網實現物物的自動識別和信息的互聯與共享。

遠程監控技術和物聯網實際上正好能解決上面所提到的現實的光伏電站不能被有效的統籌、監督和評估的問題，通過遠程監控和物聯網我們能夠更加智慧的去管理各光伏電站，更好更有效的去應用好太陽能這一可再生能源。

光伏中心數據采集系統是一個綜合應用數據采集來進行監控指揮的信息系統，它通過對建立在全國各地的各種類型的太陽能光伏電站進行實時的監控以及數據采集，并將采集到的數據通過物聯網傳送到總檢測控制室，在總檢測控制室中通過物聯網終端實現數據的動態顯示與實地場景的實時顯示。光伏中心數據采集系統是綜合利用傳感器網絡技術、現代通訊技術、數據庫技術、人工智能技術，計算機網絡技術等對太陽能光伏電站的電壓、電流等將近2O個參數進行實時顯示與監控，并對相關參數數據進行保存及分析處理，并能夠對信息進行查詢和分析，生成各種報表和圖表，對整個太陽能光伏電站進行分析和評價的系統。通過該系統能夠準確、及時、連續地反映被監控的各太陽能光伏電站的運行狀況，為管理與監控決策提供科學的依據，從而極大地提高效能，全面提升管理水平。

三、基于B/S模式的光伏中心數據采集系統的結構設計

基于B/S模式的光伏中心數據采集系統，通過采集和監測全國各地各類型光伏電站的運行情況，通過物聯網傳送到總檢測控制室，并對各電站運行數據進行實時記錄、存儲和顯示，生成各種報表圖表，進而分析當地的太陽能資源和光伏發電情況、運行效率等，實現對光伏電站的監管、評估，為優化管理提供有效依據。

光伏中心數據采集系統采用模塊式的設計，系統從總體上說主要有五大部分組成：光伏電站現場數據采集系統、光伏電站現場視頻系統、光伏電站現場網絡服務系統、光伏中心總檢測控制室數據管理系統、光伏中心總檢測控制室視頻管理系統。

其工作方式是：

光伏中心現場數據采集系統用來獲取光伏電站設備的實時運行數據（例如：光伏陣列電壓、光伏陣列電流、日照強度等），光伏電站現場網絡服務系統將獲取的實時運行數據通過網絡發送到光伏中心總檢測控制室，光伏中心總檢測控制室數據管理系統接收數據并將其保存入數據服務器中，這樣總檢測控制室數據庫服務器中就存有各光伏電站的實時和歷史運行數據，并能將這些運行數據以表格和圖形曲線方式通過顯示設備顯示出來。設在各光伏電站現場的視頻攝像頭，也通過網絡傳送到總檢測控制室，并且通過顯示設備顯示光伏電站的實時現場環境畫面。

綜合考慮光伏中心數據采集系統的需求，基于B/S模式的結構最適合于光伏中心數據的采集。目前成熟的信息網絡，為這一系統的有效實現提供了很好的基礎。

目前，許多光伏電站采用客戶機/服務器模式（Client/Server），又簡稱為C/S。是由網絡數據庫技術的發展和應用而逐漸的發展起來的體系結構。CS模式的體系結構一般由兩個層：第一層是客戶機層，該層系統中結合了用戶界面和客戶端業務邏輯程序；第二層是包括了網路的數據庫服務器。C/S結構將相對復雜的網絡應用與用戶界面相分離，將大量的數據的運算交由后臺去處理，提高了用戶的交互反應速度。C/S結構開發工具成熟，開發簡單，C/S結構的出現大大推動了網絡數據庫的應用。但隨著信息的復雜化和系統的集成化，其局限性體現愈加明顯。

瀏覽器/服務器模式結構（Browser/Server）簡稱B/S。是由信息網絡技術的高速發展，在C/S模式結構的基礎上進行變化和改進的結構。在C/S結構的中間加上一層，把原來由客戶端所負責完成的功能交給這個中間層來完成，而這個中間層就是Web服務器層。在這種結構模式下，客戶端不再負責原來的數據存取，極少的業務邏輯在客戶端實現，客戶端只需要安裝有網絡瀏覽器就可以。對于整個光伏中心數據采集系統來講，從數據的采集到數據的發布都是由系統自動完成。因此，光伏中心數據采集系統在B/S模式結構的基礎上增加了一層數據采集層，其功能是將現場數據進行采集處理后傳送并寫入到數據庫中，以為后期的Web服務器處理并顯示給用戶。

光伏中心基于B/S模式結構的基本工作流程如下：

（1）從現場采集實時數據，將實時的數據傳送并保存到數據庫中。

（2）客戶端瀏覽器向Web服務器發送顯示實時數據請求。

（3）Web服務器收到顯示實時數據請求，并將該請求發送到數據庫服務器。

（4）數據庫服務器根據請求，調用相關采集的實時數據，并將該數據發送給Web服務器。

（5）Web服務器處理后將相關數據傳送到客戶端瀏覽器，并且對數據進行實時更新。

（6）客戶端瀏覽器顯示動態實時數據。

把之前C/S模式下的服務器作為數據庫服務器，數據庫服務器上安裝有數據庫管理系統。Web服務器負責對數據庫服務器里的數據庫進行訪問，并將訪問到的數據結果通過網絡傳送到客戶端的瀏覽器上，用戶通過客戶端瀏覽器界面可以查詢到相關信息。這樣Web服務器既是客戶瀏覽器的服務器，也成為了數據庫服務器的瀏覽器。這樣就大大的簡化了客戶端計算機的負荷，減輕了系統維護與升級的工作量，降低了用戶的成本。

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