光伏監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計 - 基于Labview的光伏發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設計

　　4 光伏監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計

　　虛擬儀器技術(shù)（Virtual Instrumentation,VI）是隨著計算機技術(shù)、大規(guī)模集成電路等技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器系統(tǒng)與計算機軟件技術(shù)緊密結(jié)合，而對傳統(tǒng)儀器概念的突破。美國國家儀器（NI）公司開發(fā)的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境Labview（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標代替文本行創(chuàng)建應用程序的圖形化編程語言，是目前實現(xiàn)虛擬儀器軟件設計最流行的工具之一，被公認為標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，現(xiàn)已成為測試測量和控制行業(yè)的標準軟件平臺[10].

　　4.1 監(jiān)測系統(tǒng)前面板設計

　　由于Labview使用G語言（圖形化語言）進行程序設計，因此該系統(tǒng)界面包含了光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)所要進行監(jiān)測的溫度、電流、電壓以及輻照度等的全部信息，Labview中的VI程序由前面板、程序框圖、VI圖標3部分構(gòu)成，其中前面板是VI 程序的用戶操作界面，是VI程序的交互式輸入和輸出端口。如圖4所示，系統(tǒng)前面板即系統(tǒng)界面主要由主監(jiān)測界面以及各種參數(shù)界面組成。主界面主要由發(fā)電參數(shù)監(jiān)測模塊、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測模塊和數(shù)據(jù)處理模塊3部分組成，各獨立參數(shù)模塊可以進行有關(guān)的參數(shù)設置，實時顯示數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊可以存儲相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)回放，以便對特定模塊單獨進行分析處理。

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圖4 光伏監(jiān)測系統(tǒng)前面板

　　圖5是光伏發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)前面板對應的部分程序框圖，主要包括電壓采集、電流采集、輻照度采集、溫度采集及其處理程序。

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圖5 光伏監(jiān)測系統(tǒng)部分程序框圖

　　4.2 數(shù)據(jù)庫的建立

　　實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫功能的第一步是建立數(shù)據(jù)源，由于Labview數(shù)據(jù)庫工具只能操作而不能創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，所以必須借助第三方數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，選用Microsoft公司的Access軟件來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。建立一個名為PVData.mdb的數(shù)據(jù)庫文件，利用通用數(shù)據(jù)連接UDL（Universal Data Link）來獲得數(shù)據(jù)庫信息以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫連接，建立與數(shù)據(jù)庫文件對應的PVData.udl文件。數(shù)據(jù)庫連接完成后便可以對數(shù)據(jù)庫進行操作了，包括創(chuàng)建表格、刪除表格、添加測試記錄、查詢記錄等操作。如用Labview數(shù)據(jù)庫工具包中的DB Tools Create Table.vi來創(chuàng)建光伏組件表面溫度測試數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表中包括測試時間、測試數(shù)值、測試人等多項信息，用DB Tools Drop Table.vi來刪除某個表格，用DB Tools Insert Data.vi添加一條記錄。數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫之后，用DB Tools Select Data.vi來將已存儲的數(shù)據(jù)讀出，進行記錄的查詢。從Tools Select Data.vi讀出的數(shù)據(jù)是動態(tài)數(shù)據(jù)類型需要用Database Variant To Data.vi將其轉(zhuǎn)換成正確的數(shù)據(jù)類型。

　　大多數(shù)情況下，并不需要把光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)全部讀出，由于Labview數(shù)據(jù)庫工具包完全支持SQL語言（Structured Query Language），在Tools Select Data.vi的optional clause輸入端按照SQL語法輸入條件語句，即可讀出需要的數(shù)據(jù)。如輸入語句"Where TestTime='2008-9-12 10:24:20';",就能把此時間的數(shù)據(jù)記錄讀出來。

　　5 網(wǎng)絡通信功能的實現(xiàn)

　　5.1 DataSocket通信技術(shù)

　　光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)本地計算機的數(shù)據(jù)通信可以采用DataSocket技術(shù)，它是NI公司推出的面向測控領(lǐng)域的網(wǎng)絡通信技術(shù)，基于Microsoft的COM和ActiveX技術(shù)，對TCP/IP協(xié)議進行高度封裝，用于共享和發(fā)布實時測量數(shù)據(jù)。DataSocket能夠有效的支持本地計算機上不同應用程序?qū)μ囟〝?shù)據(jù)的同時應用，以及網(wǎng)絡上不同計算機的多個應用程序之間的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)跨機器、跨語言、跨進程的實時數(shù)據(jù)共享，在10M的網(wǎng)絡中的傳輸速率可以達到640kbps,完全能夠達到本監(jiān)測系統(tǒng)的要求。利用DataSocket和網(wǎng)絡技術(shù)，可以更有效的進行數(shù)據(jù)采集、分析、處理和顯示。如對于光伏發(fā)電系統(tǒng)溫度信號的監(jiān)測，在不同主機上分別創(chuàng)建一個DataSocket服務器VI和一個DataSocket客戶端VI,使用DataSocket函數(shù)節(jié)點傳遞數(shù)據(jù)。首先運行DataSocket Server應用程序，它是一個獨立運行程序，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)自描述格式對TCP/IP進行優(yōu)化和管理，然后利用服務器VI中的DataSocket Write節(jié)點將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到dstp格式指定的連接中，最后在創(chuàng)建的客戶端VI中使用設置好的DataSocket Read節(jié)點將數(shù)據(jù)從指定的地址讀取數(shù)據(jù)，并顯示在波形圖上。

　　5.2 遠程訪問

　　在Labview中，可以通過遠程訪問來實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。在光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)中，首先對服務器進行相應的配置，主要包括用來設定服務器目錄和日志屬性的"Web服務器配置",設定對客戶端開放的VI程序"Web服務器中可見VI "和用來設置客戶端訪問權(quán)限的"Web服務器瀏覽器訪問".在配置完成后，在完成在服務器端發(fā)布網(wǎng)頁的操作，在客戶端便可以通過網(wǎng)頁瀏覽器訪問服務器發(fā)布的頁面，實現(xiàn)了監(jiān)測系統(tǒng)的遠程訪問。

　　6 結(jié)束語

　　本文將虛擬儀器技術(shù)應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，借助于Labview強大的軟件支持構(gòu)建了一個完整的光伏監(jiān)測和分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便的對光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電特性及周圍環(huán)境進行實時監(jiān)測，得到可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)。選用了適合本系統(tǒng)的各類傳感器及變換器，并闡述了建立本監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的方法，創(chuàng)新性的應用DataSocket通信技術(shù)和Labview遠程訪問技術(shù)實現(xiàn)了系統(tǒng)遠程監(jiān)測的功能。由于FieldPoin模塊化及Labview軟件自身的特點，在需要研究其他運行特性的時候可以很方便的進行擴充，本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，界面友好，操作簡單方便，而且具有成本低，使用方便的特點，是一套通用的監(jiān)測系統(tǒng)，具有很好的應用前景。

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