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，已經越來越不能適應現代化經濟的發(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)控界面有處理數據類型多、存儲數據量大、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：光伏電源數據采集與控制（DSP28035 ） 、數據處理（ MCUSTC12LE5A60S2）、TFT觸摸屏液晶顯示、現場監(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：
光伏電源數據采集與控制模塊：通過霍爾傳感器實現對電壓、電流的測量，利用DSP28035強大的數據處理功能，先實現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將數據傳輸給MCU STC12LE5A60S2.
數據處理模塊：MCU將DSP傳輸過來的數據進行分類、計算、存儲和數據傳輸。該模塊將所需存儲的數據存儲在Flash里，并作為DSP與上位機的中間橋梁，通過串口、485和GSM實現TFT顯示、現場監(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，實現數據的實時顯示和對參數的設置。
現場監(jiān)控模塊：該模塊可實現現場數據的實時顯示，同時可以采集60天單片機存儲的數據，以便用戶進行數據處理和觀察設備的運行情況，另外用戶可以實現現場的參數設置。
無線通訊模塊：該模塊主要實現數據的遠程無線傳輸，將數據傳送給后臺。
后臺監(jiān)控模塊：該模塊為設計的主要部分，GSM傳輸來的數據通過串口給PC機。該后臺監(jiān)控可以實現實時數據監(jiān)控、歷史數據存儲、參數設置、數據顯示、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，視為一個標準的數據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)議的硬件及數據采集卡通訊的全部功能。還內置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數。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，提供了實現儀器編程和數據采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進行原理研究、設計、測試并實現儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。
利用LabVIEW,可產生獨立運行的可執(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數據傳輸等基于GSM網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、可靠地實現系統(tǒng)方案中的數據、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產品組件之一，是一個功能強大的數據庫管理工具，是在Windows 2000或Windows XP環(huán)境下運行的一種關系數據庫管理系統(tǒng)。其交互性很好，用戶不用編程就能夠創(chuàng)建整個數據庫，其中還包含用于開發(fā)高級數據庫的程序設計語言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、處理多種數據信息；5）支持ODBC（開發(fā)數據庫互連，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系統(tǒng)的各種監(jiān)控功能。從現場傳來的數據，經上位機分析整理后，一方面以圖表等形式實時顯示，供工作人員查看；另一方面保存到數據庫中，作為歷史記錄，便于以后查詢調用。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 現場監(jiān)控系統(tǒng)設計
3.2.1 現場監(jiān)控界面設計
現場監(jiān)控界面是為用戶隨時觀察現場工作情況和采集歷史數據所設計的，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、導入歷史數據模塊。
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場設備進行遠程監(jiān)視和控制。由于后臺監(jiān)控和現場監(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；查詢故障數據（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）；查詢歷史數據（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月內各月最大日放電量）、參數設置（密碼可以修改），設置部分界面如圖4、5所示。
圖4 參數初始化
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，這樣就大大減少數據量的傳輸，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結構。
為了實現這一功能，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)建數據庫、手機號發(fā)送模塊、通知器模塊、超時模塊、數據接收模塊、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)已經研制完成并經長期運行，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)，對現場設備的各項運行狀態(tài)、各電路參數、已經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數據庫對歷史數據做好存儲，在實際調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新能源監(jiān)控技術的進一步研究，對于綠色環(huán)?？稍偕履茉搭I域的相關產業(yè)化發(fā)展具有很重要的的意義。