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[摘 要]本文主要介绍太阳能电站远程监控系统的功能和界面设计，其功能是监测电站所有的逆变器、直流柜、箱变、电度表和环境仪等智能设备的数据和故障，系统主要由上位监控机和前端数据采集单元组成。
[关键词]电站远程监控系统，逆变器，数据采集器
中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0021-01
引言
随着国家节能减排方针政策和相关补贴政策的贯彻执行，太阳能光伏发电得以快速发展。光伏并网发电系统一般由太阳能光伏电池板、逆变器以及输变电设备组成。为保证每部分器件能正常运行需要对大量参数进行测量、保存、分析和控制。众所周知，电站的日常运行数据对于电站系统的管理、设备的维护、以及今后的科研分析具有重要的参考价值。从小规模的建筑光伏、金太阳工程等到大型荒漠电站以及各种形式的光伏电站，都存在数据显示过于零散和没有一个集中的平台集中观测、存储数据的问题，导致分析和控制上的不便和困难。因此，本文采用一种工业领域已成熟的B/S架构设计技术，通过RS485通讯协议进行通信，获取光伏电站内如逆变器、直流柜、箱变、电度表、环境仪等智能设备的数据，并将这些数据保存到数据库，以友好丰富的界面展示给用户。
1 技术原理与组成
监控系统在接受到前端数据采集单元传输的设备的狀态和数据后，经分析整理后，以数据、图形和图像等方式显示给用户，以达到监视的目的。同时数据经过处理后，告知用户太阳能电站各种设备参数的状态，这些处理后的数据会保存到数据库中，作为历史记录，便于以后查询调用。
1.1 数据采集
监控的智能设备是电站所有的逆变器、直流柜、箱变、电度表和环境仪等，首先需要从这些设备获取原始数据信息，只有通过RS485通讯一条路。但是每种设备都有自己的RS485通讯协议，即使同类设备不同的生产厂商提供的协议也大相径庭，可选取一款数据采集器。这款数据采集器可配备10个RS485接口，理论上可以连接最大96台设备，能满足大量设备的数据采集需要。每个RS485接口可单独设置一种协议，能适应大多数标准协议如Modbus 、IEC103等，对于另类的协议如艾索逆变器协议、施耐德逆变器协议、阳光逆变器协议等只需修改数据采集器内部镜像文件（厂家提供）就能识别，适应性很强。配有两个以太网RJ45接口，能够以Modbus TCP协议、IEC104协议等网络协议传输数据到以太网上。利用其配套的配置软件能够完成镜像下载、采集任务设置、调试等必须的全部工作，功能强大实用。
1.2 监控软件
（1）网络数据采集：当设备数据采集的问题用数据采集器解决后，接下来就是监控室的主机如何从各个数据采集器获取数据，使这些数据供监控系统使用，为此必须开发能够安装在主机上通过以太网采集数据的程序。以太网数据采集程序使用了通用的Modbus TCP协议，数据采集器端的以太网数据传输协议配合相应设置为Modbus TCP协议，保证通讯协议一致才能通讯。此外，由于电站中存在多台数据采集器，而数据采集器是以IP地址区分的，因此以太网数据采集程序必须能对多个IP地址实现采集，可灵活设置采集的IP地址和数据种类个数等，满足监控系统对数据的需要。
（2）数据处理：一般传输数据都以16进制格式，其代表的真正含义需要合适的处理才能体现，比如小数点位数、有无符号、整数还是浮点数等处理方式各不相同，以太网数据采集程序主要集中在数据的采集，难以应付其它任务，所以其采集到的数据都保持16进制原始形式，需要专门的程序处理这些数据，数据处理程序的设计就是解决这一问题。数据处理程序仍然设计成灵活的形式，以配置表来处理每个数据，这样设计人员只需更改配置表，数据处理程序就会从配置表读取数据处理的要求，按照正确的方式处理数据，并存入到数据库中，供展示平台使用。
（3）展示平台：展示平台提供给用户丰富实用的人机界面，采用B/S架构，以服务器软件Tomcat6.0发布为服务器，基于浏览器的访问符合网页浏览方式，用户如同上网浏览一样操作，熟悉方便。界面组织灵活可变，能根据电站的情况和用户的要求设计出合身的独特的新颖的界面，体现以用户为本的服务思想。
（4）安装部署：为了适应复杂应用，监控软件的安装部署按照一种灵活的方式设计。以太网数据采集程序、展示平台和数据处理程序、数据库三种可自由组合安装在不同的计算机上，其中对大型应用时以太网数据采集程序还可以在多台计算机上分别安装，分别负责一部分数据采集，可避免在点数较多时集中采集引起计算机负担过重而崩溃。
1.3 接口设计
用户接口：采用专门设计、特别定制的GUI，以IE8.0浏览器提供用户接口，用户像访问授权网站一样电站登录系统，就可以用浏览网页的方式点击鼠标查看、使用系统各种功能。
外部接口：数据采集程序通过以太网口查询接收远端通信柜内数据采集器采集到的现场数据信息。数据采集程序采用ModbusTCP协议实现网络采集功能，同时可将远程控制命令下达到通信柜内数据采集器，实现远程控制。
内部接口：分开安装在不同计算机上的程序之间都是通过以太网口访问，以套接字方式建立连接，有特定的端口号，采用TCP/IP协议交换数据。与数据库之间的数据交换采用SQL语言实现。
2 总体方案设计
光伏电站主要由以下部分组成。如图1所示，具体功能如下：
结语
远程监控系统已经成为电站建设不可缺少的重要组成部分，被广泛使用。随着太阳能光伏发电的迅猛发展，提供给了光伏电站远程监控系统难得的机遇。通过光伏电站监控系统项目的研发，全面掌握光伏电站监控系统技术，实现从大型光伏电站到小型微型建筑光伏电站各种电站监控系统的设计和建设。光伏电站监控系统可以让人们进行集群监测和管理，利于进行数据汇总、生成曲线、数据分析等。方便的网络远程管理模式，在光伏电站信息化、智能化、网络化管理上发挥着重要的作用。
参考文献
[1] 刘福才，高秀伟，牛海涛，周传凌.太阳能光伏电站远程监控系统的设计.仪器仪表学报，2002，23（3），419.
[2] 冯旭，方晨，刘昊.基于Web 的太阳能电站远程监控中心设计.现代电子技术，2008，24，135.
[3] 王成福，李锐，刘辉荣，王超，段录平.光伏发电监控系统的设计与实现.电力系统通信，2011，32（224），53.
[4] 刘福才，林宁.基于ARM的光伏电站监控系统的设计.工业仪表于自动化装置，2008，4，23.
[关键词]电站远程监控系统，逆变器，数据采集器
中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0021-01
引言
随着国家节能减排方针政策和相关补贴政策的贯彻执行，太阳能光伏发电得以快速发展。光伏并网发电系统一般由太阳能光伏电池板、逆变器以及输变电设备组成。为保证每部分器件能正常运行需要对大量参数进行测量、保存、分析和控制。众所周知，电站的日常运行数据对于电站系统的管理、设备的维护、以及今后的科研分析具有重要的参考价值。从小规模的建筑光伏、金太阳工程等到大型荒漠电站以及各种形式的光伏电站，都存在数据显示过于零散和没有一个集中的平台集中观测、存储数据的问题，导致分析和控制上的不便和困难。因此，本文采用一种工业领域已成熟的B/S架构设计技术，通过RS485通讯协议进行通信，获取光伏电站内如逆变器、直流柜、箱变、电度表、环境仪等智能设备的数据，并将这些数据保存到数据库，以友好丰富的界面展示给用户。
1 技术原理与组成
监控系统在接受到前端数据采集单元传输的设备的狀态和数据后，经分析整理后，以数据、图形和图像等方式显示给用户，以达到监视的目的。同时数据经过处理后，告知用户太阳能电站各种设备参数的状态，这些处理后的数据会保存到数据库中，作为历史记录，便于以后查询调用。
1.1 数据采集
监控的智能设备是电站所有的逆变器、直流柜、箱变、电度表和环境仪等，首先需要从这些设备获取原始数据信息，只有通过RS485通讯一条路。但是每种设备都有自己的RS485通讯协议，即使同类设备不同的生产厂商提供的协议也大相径庭，可选取一款数据采集器。这款数据采集器可配备10个RS485接口，理论上可以连接最大96台设备，能满足大量设备的数据采集需要。每个RS485接口可单独设置一种协议，能适应大多数标准协议如Modbus 、IEC103等，对于另类的协议如艾索逆变器协议、施耐德逆变器协议、阳光逆变器协议等只需修改数据采集器内部镜像文件（厂家提供）就能识别，适应性很强。配有两个以太网RJ45接口，能够以Modbus TCP协议、IEC104协议等网络协议传输数据到以太网上。利用其配套的配置软件能够完成镜像下载、采集任务设置、调试等必须的全部工作，功能强大实用。
1.2 监控软件
（1）网络数据采集：当设备数据采集的问题用数据采集器解决后，接下来就是监控室的主机如何从各个数据采集器获取数据，使这些数据供监控系统使用，为此必须开发能够安装在主机上通过以太网采集数据的程序。以太网数据采集程序使用了通用的Modbus TCP协议，数据采集器端的以太网数据传输协议配合相应设置为Modbus TCP协议，保证通讯协议一致才能通讯。此外，由于电站中存在多台数据采集器，而数据采集器是以IP地址区分的，因此以太网数据采集程序必须能对多个IP地址实现采集，可灵活设置采集的IP地址和数据种类个数等，满足监控系统对数据的需要。
（2）数据处理：一般传输数据都以16进制格式，其代表的真正含义需要合适的处理才能体现，比如小数点位数、有无符号、整数还是浮点数等处理方式各不相同，以太网数据采集程序主要集中在数据的采集，难以应付其它任务，所以其采集到的数据都保持16进制原始形式，需要专门的程序处理这些数据，数据处理程序的设计就是解决这一问题。数据处理程序仍然设计成灵活的形式，以配置表来处理每个数据，这样设计人员只需更改配置表，数据处理程序就会从配置表读取数据处理的要求，按照正确的方式处理数据，并存入到数据库中，供展示平台使用。
（3）展示平台：展示平台提供给用户丰富实用的人机界面，采用B/S架构，以服务器软件Tomcat6.0发布为服务器，基于浏览器的访问符合网页浏览方式，用户如同上网浏览一样操作，熟悉方便。界面组织灵活可变，能根据电站的情况和用户的要求设计出合身的独特的新颖的界面，体现以用户为本的服务思想。
（4）安装部署：为了适应复杂应用，监控软件的安装部署按照一种灵活的方式设计。以太网数据采集程序、展示平台和数据处理程序、数据库三种可自由组合安装在不同的计算机上，其中对大型应用时以太网数据采集程序还可以在多台计算机上分别安装，分别负责一部分数据采集，可避免在点数较多时集中采集引起计算机负担过重而崩溃。
1.3 接口设计
用户接口：采用专门设计、特别定制的GUI，以IE8.0浏览器提供用户接口，用户像访问授权网站一样电站登录系统，就可以用浏览网页的方式点击鼠标查看、使用系统各种功能。
外部接口：数据采集程序通过以太网口查询接收远端通信柜内数据采集器采集到的现场数据信息。数据采集程序采用ModbusTCP协议实现网络采集功能，同时可将远程控制命令下达到通信柜内数据采集器，实现远程控制。
内部接口：分开安装在不同计算机上的程序之间都是通过以太网口访问，以套接字方式建立连接，有特定的端口号，采用TCP/IP协议交换数据。与数据库之间的数据交换采用SQL语言实现。
2 总体方案设计
光伏电站主要由以下部分组成。如图1所示，具体功能如下：
结语
远程监控系统已经成为电站建设不可缺少的重要组成部分，被广泛使用。随着太阳能光伏发电的迅猛发展，提供给了光伏电站远程监控系统难得的机遇。通过光伏电站监控系统项目的研发，全面掌握光伏电站监控系统技术，实现从大型光伏电站到小型微型建筑光伏电站各种电站监控系统的设计和建设。光伏电站监控系统可以让人们进行集群监测和管理，利于进行数据汇总、生成曲线、数据分析等。方便的网络远程管理模式，在光伏电站信息化、智能化、网络化管理上发挥着重要的作用。
参考文献
[1] 刘福才，高秀伟，牛海涛，周传凌.太阳能光伏电站远程监控系统的设计.仪器仪表学报，2002，23（3），419.
[2] 冯旭，方晨，刘昊.基于Web 的太阳能电站远程监控中心设计.现代电子技术，2008，24，135.
[3] 王成福，李锐，刘辉荣，王超，段录平.光伏发电监控系统的设计与实现.电力系统通信，2011，32（224），53.
[4] 刘福才，林宁.基于ARM的光伏电站监控系统的设计.工业仪表于自动化装置，2008，4，23.