基于DataSocket技術(shù)的光伏發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

孟彥京，徐曉龍，馬匯海

（陜西科技大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，西安 710021）

發(fā)電技術(shù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)是光伏電站所有者最為關(guān)心的，實(shí)時(shí)獲悉光伏電站的發(fā)電數(shù)據(jù)是非常必要的。由于許多光伏電站采用無(wú)人值守的工作方式，受時(shí)間和空間的限制及一些惡劣環(huán)境因素的影響，工作人員定時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)察看是不現(xiàn)實(shí)的。因此遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與接收逐漸成為光伏電站必備的技術(shù)，對(duì)于全面掌握電站狀況是十分重要的。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于光伏電站數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件方面主要是用C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言編程或者使用組態(tài)軟件，投資巨大，軟件開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、難度大。LabVIEW提供了DataSocket這種網(wǎng)絡(luò)軟件技術(shù)和編程工具，借助它可以在不同的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)源之間共享數(shù)據(jù)[1]。本文講述了虛擬儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的互聯(lián)，使用DataSocket技術(shù)，充分利用數(shù)據(jù)傳送功能，使光伏電站發(fā)電數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為可能。通過(guò)使用這種數(shù)據(jù)傳輸方式可以節(jié)省電站建設(shè)的成本，縮短建設(shè)周期，并對(duì)電站數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)軟件的發(fā)展意義重大。

1 DataSocket技術(shù)

1.1 DataSocket簡(jiǎn)介

DataSocket是美國(guó)國(guó)家儀器NI公司提供的一種建立在TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它不必進(jìn)行底層復(fù)雜的TCP編程，就能通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向多個(gè)遠(yuǎn)程終端同時(shí)廣播現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)[2]。

DataSocket技術(shù)相當(dāng)于一種網(wǎng)絡(luò)接口，并不是直接面向硬件；它可以通過(guò)測(cè)控參數(shù)的傳送實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控，只是收發(fā)雙方都必須擁有對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序。DataSocket技術(shù)已在實(shí)際工程中得到應(yīng)用，并取得很好的效果[3]。

1.2 DataSocket傳輸數(shù)據(jù)方式

數(shù)據(jù)發(fā)布VI向DataSocket Server中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)訂戶VI從DataSocket Server中讀取數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)有2種方式：圖形程序代碼和前面板對(duì)象綁定。

2 使用DataSocket連接前面板對(duì)象傳輸數(shù)據(jù)

2.1 服務(wù)器端的設(shè)置

步驟1 打開(kāi)DataSocket Server Manager對(duì)DataSocket Server進(jìn)行設(shè)置[4]。

步驟 2 打開(kāi) DataSocket Server。DataSocket Server面板如圖1所示。圖1顯示了該主機(jī)當(dāng)前連接到DataSocket Server上的任務(wù)數(shù)和已發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)。

圖1 DataSocket Server面板Fig.1 DataSocket Server panel

步驟3 在服務(wù)器前面板對(duì)象上右擊，在彈出菜單中選“屬性”命令，在“數(shù)值類屬性：對(duì)象名”對(duì)話框上選“數(shù)據(jù)綁定”選項(xiàng)卡。數(shù)據(jù)綁定選“DataSocket”，訪問(wèn)類型選“只寫(xiě)”。路徑格式是dstp：//severname/item，dstp 指 DataSocket通信協(xié)議，Servername是服務(wù)器名或IP地址，item是數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱。設(shè)置完畢前面板對(duì)象右側(cè)會(huì)有一個(gè)矩形連接指示燈，發(fā)布數(shù)據(jù)程序運(yùn)行且打開(kāi)DataSocket Server，連接正常該燈成綠色，否則為紅色或灰色。

2.2 客戶端的設(shè)置

客戶端需在前面板對(duì)象上右擊，在彈出菜單中選“屬性”，在“數(shù)值類屬性：對(duì)象名”對(duì)話框選“數(shù)據(jù)綁定”選項(xiàng)卡，數(shù)據(jù)綁定和路徑的設(shè)置與服務(wù)器前面板相應(yīng)對(duì)象相同，訪問(wèn)類型選“只讀”。設(shè)置完畢，前面板對(duì)象右側(cè)同樣會(huì)有一個(gè)連接指示燈。

服務(wù)器和客戶端VI設(shè)置并都運(yùn)行，在服務(wù)器端打開(kāi)DataSocket Server，服務(wù)器發(fā)布的數(shù)據(jù)就能通過(guò)Internet傳輸?shù)娇蛻舳穗娔X上。

3 光伏電站發(fā)電數(shù)據(jù)的DataSocket傳輸實(shí)例

3.1 陜西科技大學(xué)光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

筆者建設(shè)的陜西科技大學(xué)880 kW光伏電站的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是使用LabVIEW2012設(shè)計(jì)編寫(xiě)的，是集數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、查詢于一體的系統(tǒng)程序。

3.2 服務(wù)器端設(shè)計(jì)

（1）硬件配置

使用RS485通訊線一頭連接TBEA-GC-500KTL光伏逆變器的485通信接線端口，另外一頭接安裝了MOXA CP-118U 8串口Universal PCI串口卡的研華IPC-610系列4U上架式工控機(jī)主機(jī)上。通過(guò)光伏逆變器的遙信讀電能計(jì)量功能和利用LabVIEW2012編寫(xiě)上位機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)軟件讀取光伏電站的發(fā)電數(shù)據(jù)。

（2）服務(wù)器數(shù)據(jù)發(fā)布VI設(shè)計(jì)

在陜西科技大學(xué)880 kW光伏電站數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的LabVIEW系統(tǒng)程序中，打開(kāi)名為逆變器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)子界面的VI，編寫(xiě)服務(wù)器數(shù)據(jù)發(fā)布程序。編程完成后的程序框圖如圖2所示。

圖2 服務(wù)器數(shù)據(jù)發(fā)布VI程序框圖Fig.2 Program frame of server data released VI

圖2中上半部分是通過(guò)編程從逆變器讀出的三相電壓、三相電流、發(fā)電量、功率因數(shù)、總功率等發(fā)電數(shù)據(jù)，下半部分是創(chuàng)建的三相電壓、三相電流、發(fā)電量、功率因數(shù)、總功率的局部變量用以在同一個(gè)VI中傳遞數(shù)據(jù)，通過(guò)DataSocket Write函數(shù)向DataSocket Server寫(xiě)數(shù)據(jù)，DataSocket Write函數(shù)的連接地址的設(shè)置與數(shù)據(jù)綁定選項(xiàng)卡路徑的設(shè)置相同為：dstp：//servername/item，Servername 可以寫(xiě)為本機(jī)的IP地址，item改為要傳遞的數(shù)據(jù)名稱，比如說(shuō)累計(jì)發(fā)電量。

（3）DataSocket Server Manager的設(shè)置

在主機(jī)服務(wù)器上的DataSocket Server Manager程序主界面中Permission Groups中的DefaultWrites設(shè)置成Localhost。

3.3 客戶端設(shè)計(jì)

服務(wù)器將采集到的發(fā)電數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)送至客戶機(jī)，客戶機(jī)要完成數(shù)據(jù)的接收、處理和顯示，所有功能均由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在客戶端的電腦只需要安裝與服務(wù)器端相同版本的LabVIEW軟件，并編寫(xiě)客戶端數(shù)據(jù)接收VI。客戶端數(shù)據(jù)接收VI的程序框圖如圖3所示。使用DataSocket Read函數(shù)從服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)。右擊前面板上發(fā)電數(shù)據(jù)對(duì)象屬性打開(kāi)數(shù)據(jù)綁定選項(xiàng)卡。數(shù)據(jù)綁定選擇“DataSocket”，訪問(wèn)類型選擇“只讀”。每個(gè)對(duì)象的路徑設(shè)置與服務(wù)器相應(yīng)對(duì)象的路徑設(shè)置完全相同。

圖3 客戶端數(shù)據(jù)接收VI程序框Fig.3 Program frame of client data receiving VI

3.4 服務(wù)器和客戶端VI的前面板

服務(wù)器VI的前面板如圖4所示，客戶端VI的前面板如圖5所示。

圖5 客戶端數(shù)據(jù)接收VI前面板Fig.5 Front panel of client data receiving VI

在服務(wù)器端打開(kāi)DataSocket Server之后，當(dāng)服務(wù)器和客戶端的VI都打開(kāi)并運(yùn)行，服務(wù)器和客戶端建立連接之后，服務(wù)器和客戶端的前面板的連接指示燈亮綠燈，客戶端顯示和服務(wù)器相同的發(fā)電量、相同的功率、相同的功率因數(shù)等發(fā)電數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸主要是指實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)從服務(wù)器端到客戶端的發(fā)送[5]。由圖4、5可見(jiàn)發(fā)電數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸，通過(guò)這種方法還可以實(shí)時(shí)傳輸光伏電站電壓電流波形等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

3.5 發(fā)電數(shù)據(jù)傳輸流圖

在本文研究的發(fā)電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)流如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)流圖Fig.6 Data flow chart

被測(cè)對(duì)象可通過(guò)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的儀器設(shè)備，將測(cè)得的數(shù)據(jù)或信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給異地的計(jì)算機(jī)去分析處理，在邏輯上形成C/S（客戶端／服務(wù)器）結(jié)構(gòu)[6]。經(jīng)過(guò)逆變器運(yùn)算和處理過(guò)的數(shù)據(jù)通過(guò)RS485總線進(jìn)入插有串口卡的工控機(jī)，用LabVIEW編寫(xiě)數(shù)據(jù)發(fā)布VI，使用DataSocket Write函數(shù)把采集到的發(fā)電數(shù)據(jù)寫(xiě)入DataSocket Server，寫(xiě)入的數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)傳到客戶端計(jì)算機(jī)，通過(guò)編寫(xiě)的數(shù)據(jù)接收VI，利用DataSocket Read函數(shù)讀取服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出一種基于DataSocket連接遠(yuǎn)程前面板對(duì)象的方式，使用了虛擬儀器LabVIEW編程，設(shè)計(jì)了一套可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看遠(yuǎn)在現(xiàn)場(chǎng)的光伏電站發(fā)電數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)過(guò)程。陜西科技大學(xué)880 kW光伏電站數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自電站投入運(yùn)營(yíng)一年以來(lái)未發(fā)生重大異常，利用DataSocket技術(shù)給陜西省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳上傳發(fā)電數(shù)據(jù)效果良好。該研究對(duì)其推廣和應(yīng)用具有實(shí)際意義。

[1] 吳愛(ài)娟，商建東.基于虛擬儀器的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)測(cè)控系統(tǒng)的研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008，24（6）：98-100.

[2] 雷振山，趙晨光，威利，等.LabVIEW8.2基礎(chǔ)教程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008：144-149.

[3] 陳真，王延江，王釗.基于LabVIEW的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2006（6）：27-28.

[4] 戴鵬飛，王勝開(kāi)，王格芳，等.測(cè)試工程與LabVIEW應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006：176-274.

[5] 蘇炳秒，黃勁.基于Socket技術(shù)的煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].工礦自動(dòng)化，2003（1）：37-38.

[6] 蔣薇，張曉波，賴靑貴.基于LabVIEW的儀器通信技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2013，21（4）：1030-1032.