CN101354577A

CN101354577A - 太阳能电站远程无线监控方法

Info

Publication number: CN101354577A
Application number: CNA2008101961104A
Authority: CN
Inventors: 冯旭; 钱丽丽; 刘昊; 方晨; 陆生礼
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2009-01-28

Abstract

一种太阳能电站远程无线监控方法，包括若干客户端和一个服务器端：客户端采用模块化设计，主要包括现场数据采集模块和无线数据传输模块，无线数据传输模块利用GPRS/CDMA公共无线网络将现场数据采集模块采集的各地电站有效数据传送至服务器端；服务器端采用模块化设计，主要包括数据接收模块和网站发布模块，网站发布模块将数据接收模块存储的数据以Web形式发布。系统具备实时数据采集和现场设备故障报警等功能，提高了管理的自动化水平，降低了系统的维护成本。

Description

太阳能电站远程无线监控方法

技术领域

本发明涉及太阳能发电设备以及其他工业设备监控领域，是一种工业设备远程无线监控系统。

背景技术

众所周知，在当今世界能源日益紧缺的情况下，人们已把太阳能这一取之不尽、用之不竭的环保能源作为开发利用的主要新能源之一。太阳能光伏发电作为太阳能一个很重要的应用方向，目前已被广泛用于城市现代化建筑、市政公共工程以及亮化工程等方面。

随着太阳能电站的大量增加，其维护困难日益显现，维护成本也逐渐上升。由于太阳能电站的分散性，如果采用传统的人工记录方式，不仅不能及时发现电站的运行问题，还会耗费大量的人力物力。特别是对一些部署在偏远地区的太阳能电站，这个问题尤为突出。

发明内容

技术问题：本发明为解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种太阳能电站远程无线监控方法。这样，只要在有网络的地方人们就可以通过访问网站实现对太阳能电站的监控与管理，提高了维护的效率和水平。

技术方案：本发明的太阳能电站远程无线监控方法，包括若干客户端和一个服务器端，

所述客户端采用模块化设计，主要包括：

a.现场数据采集模块：用于采集太阳能电站现场各个设备的有效数据信息；

b.无线数据传输模块：用于将获取的有效数据以无线方式传输至服务器端；所述服务器端采用模块化设计，主要包括：

c.数据接收模块：用于接收不同客户端的有效数据并存储于混合数据库；

d.网站发布模块：用于将数据库的数据通过网站形式发布以显示给用户。

现场数据采集模块采集前需设置时间间隔和选取Excel文件，每次采集首先判断时间是否在允许范围7点-18点之内，如果符合则采集环境参数和若干设备参数。采集单个数据采用行列交叉定位算法，如此反复直到所有参数采集完成。在一次采集完成后按照自定义格式对数据进行封装，然后再发送至本地电脑的串口。

无线数据传输模块采用基于ARM7TDMI内核的SEP3203作为主处理器，采用ASIX嵌入式实时操作系统作为运行平台。模块上电后首先初始化，然后与远程服务器建立连接，连接成功后负责将从串口接收到的实时数据利用GPRS/CDMA公共无线网络将数据透明传输至服务器端。

数据接收模块负责实时监听不同客户端传送的有效数据，经过解析后将有效数据分别存储于XML数据库和SQL数据库中，方便显示和查询。

网站发布模块从管理和演示两种不同需求出发，对于管理人员授权登录，详细显示不同客户端各个设备的运行数据以达到管理目的；对于来访客户允许直接访问，通过图表等方式形象显示不同客户端运行情况以达到演示目的。

准备工作：

客户端对无线数据传输模块进行配置，主要包括服务器IP和端口号，配置成功后将该模块串口通过串口交叉线与客户端电脑的串口相连。

客户端打开客户端数据采集软件，选择串口、设置采集时间间隔并选择Excel文件路径，然后开始工作。

服务器端打开服务器数据接收软件，设置监听端口并开始监听，服务器端启动IIS服务和SQL服务，确保能访问网站登录界面。

现场数据采集模块按照设置的时间间隔从指定Excel文件中采集有效数据，然后按照自定义协议格式发送至串口；无线数据传输模块从串口接收到数据后就利用GPRS/CDMA公共无线网络将数据透明传输至服务器端；数据接收模块监听到数据后就进行解析，然后将有效数据分别存储于XML数据库和SQL数据库中；如果用户为管理者，在进入登录界面后输入用户名和密码就能进入管理界面，点击左侧导航链接就能进行用户的管理和配置、查看太阳能电站实时数据和查询历史数据、修改密码等操作。如果用户为参观者，在进入登录界面后点击登录就进入太阳能电站全国布局图界面，选择相应的客户端就可以查看该客户端的各种图表，包括系统运行状态实时显示、每日发电功率三维柱状图、每日发电能量三维柱状图、累计减排CO2统计数据，从而获得生动直观的印象。

有益效果：本实用新型有益效果主要有以下几点：

系统维护易：因为系统采用模块化设计，模块之间通过接口连接，这样对于单个模块的升级换代都不会影响系统整体功能，系统的维护方便。

部署较灵活：因为系统利用GPRS/CDMA公共无线网络传输各个电站数据，充分发挥了无线网络无需布线部署灵活的优势，有利于大规模推广。

维护成本低：因为维护通过网络实施的，因此最终用户访问网站时，不受地理距离远近因素的影响，改变了传统的人工现场记录的方式，节约人力物力财力，

监控效率高：因为维护通过网络实施的，因此最终用户访问网站时，可以跨越空间的障碍，能够及时发现设备运行故障，提高了管理的效率和水平。

附图说明

图1是本发明系统的体系结构示意图。

图2是本发明系统的现场数据采集流程图。

图3是本发明系统的无线数据传输流程图。

图4是本发明系统的服务器数据接收流程图。

图5是本发明系统的内部管理访问流程图。

图6是本发明系统的对外演示访问流程图。

具体实施方式

本发明为太阳能电站远程无线监控方法，包括若干客户端和一个服务器端，系统的体系结构如图1所示。

客户端的现场数据采集模块采用桌面软件实现，负责采集太阳能电站现场各个设备的有效数据信息并按照自定义协议格式发至串口。现场数据采集流程如图2所示，具体的技术方案如下：

1)采集太阳能电站现场各个设备的有效数据信息。在本方案中，太阳能电站各个设备的有效数据已经存储于本地电脑的Excel表格中，故只需从Excel表格中采集指定数据即可。采集前需要设置采集时间间隔和选取Excel文件，每次采集首先需判断时间是否在允许范围7点-18点之内，如果符合则采集环境参数和若干设备参数。采集单个数据采用行列交叉定位算法，行以时间为标识查找，列以参数名称为标识查找，如未找到则置为“None”。如此反复，直到所有的参数采集完成。

2)将采集的有效数据信息按照自定义协议格式发送至串口。采集的有效数据是无序的，为了方便服务器解析，需要在一次采集完成之后对参数进行有序排列并添加包头和包尾，然后再发送至本地电脑的串口，自定义协议格式如下：

包头

环境参数

设备1参数

......

设备n参数

包尾

客户端的无线数据传输模块采用嵌入式软硬件实现，负责将从串口获取的有效数据利用GPRS/CDMA公共无线网络传输至服务器端。无线数据传输流程如图3所示，具体的技术方案如下：

1)嵌入式硬件平台采用基于ARM7TDMI内核的SEP3203作为主处理器，采用SDRAM和Flash作为存储介质，采用串口作为与本地电脑的通讯接口，采用无线模块子板作为与GPRS/CDMA公共无线网络的接口。

2)嵌入式软件平台采用ASIX嵌入式实时操作系统作为运行平台。模块上电后系统首先进行初始化工作，接着采用PPP协议与移动运行商建立连接，然后采用TCP/IP协议与远程服务器端建立连接。如果建立连接成功则初始化串口并监听串口数据，如果建立连接失败则重新启动建立连接过程。串口在接收到电脑传输过来的有效数据之后立即通过GPRS/CDMA公共无线网络发送至远程服务器。如果发送成功则继续监听串口数据，如果发送失败表明网络已经断开则重新启动建立连接过程。

客户端两个模块之间通过串口收发数据。

服务器端的数据接收模块采用桌面软件实现，负责接收不同客户端的有效数据并存储于混合数据库。服务器数据接收流程如图4所示，方案的设计考虑了监听稳定可靠和存储简洁高效的需求：

1)根据数据监听稳定可靠的设计要求，考虑到随着监控电站的逐渐增加，监控中心载荷将日益加重，设计时采用异步Socket进行实时监听。如果客户端首次向服务器请求连接，则建立连接并存储至列表中缓存，否则从缓存列表中查找相应的客户端。由于数据在网络中传输存在无边界问题，所以接收时采用“包头+包尾+包长”的判断机制，对不合格的数据丢弃，确保接收数据的可靠性。

2)根据数据存储简洁高效的设计要求，设计时采用混合数据库，在接收到有效数据按协议解析后进行两层存储。具体来说，将最新接收的数据存入XML文件中，覆盖旧数据，提高网页实时刷新效率；同时，将最新接收的数据存入SQL数据库中，添加新数据，方便进行历史查询。

服务器端的网站发布模块采用桌面软件实现，负责将数据通过网站形式发布以显示给最终用户。方案的设计考虑了内部管理和对外演示的不同需求：

1)考虑到内部管理面向公司的管理人员，主要需求是实时监控系统运行情况。为此，以数据为导向进行功能设计，尽可能详细还原太阳能电站的各种有效数据。内部管理访问流程如图5所示，用户进入首页后，输入用户名和密码就能进入管理界面，点击左侧导航链接就能进行用户的管理和配置、查看太阳能电站实时数据和查询历史数据、修改密码等操作。

2)考虑对外演示面向来访客户和领导，主要需求是宏观显示系统运行状态。为此，以图表为导向进行功能设计，尽可能显示太阳能电站的整体概况和图表。对外演示访问流程如图6所示，用户进入首页后，点击演示登录就进入太阳能电站全国布局图界面，选择相应的客户端就可以查看该客户端的各种图表，包括系统运行状态实时显示、每日发电功率三维柱状图、每日发电能量三维柱状图、累计减排CO2统计数据，从而获得生动直观的印象。

服务器端两个模块通过混合数据库交换数据。

Claims

1、一种太阳能电站远程无线监控方法，其特征在于该方法的实现依托于若干客户端和一个服务器端，

所述客户端采用模块化设计，主要包括：

2、根据权利要求1所述的太阳能电站远程无线监控方法，其特征在于，现场数据采集模块采集前需设置时间间隔和选取Excel文件，每次采集首先判断时间是否在允许范围7点-18点之内，如果符合则采集环境参数和若干设备参数；采集单个数据采用行列交叉定位算法，如此反复直到所有的参数采集完成；在一次采集完成后按照自定义格式对数据进行封装，然后再发送至本地电脑的串口。

3、根据权利要求1所述的太阳能电站远程无线监控方法，其特征在于，无线数据传输模块采用基于ARM7TDMI内核的SEP3203作为主处理器，采用ASIX嵌入式实时操作系统作为运行平台，模块上电后首先初始化，然后与远程服务器建立连接，连接成功后负责将从串口接收到的实时数据利用GPRS/CDMA公共无线网络将数据透明传输至服务器端。

4、根据权利要求1所述的太阳能电站远程无线监控方法，其特征在于，数据接收模块负责实时监听不同客户端传送的有效数据，经过解析后将有效数据分别存储于XML数据库和SQL数据库中，方便显示和查询。

5、根据权利要求1所述的太阳能电站远程无线监控方法，其特征在于，网站发布模块从管理和演示两种不同需求出发，对于管理人员授权登录，详细显示不同客户端各个设备的运行数据以达到管理目的；对于来访客户允许直接访问，通过图表等方式形象显示不同客户端运行情况以达到演示目的。