4 光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　虛擬儀器技術(shù)（Virtual Instrumentation,VI）是隨著計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)軟件技術(shù)緊密結(jié)合，而對(duì)傳統(tǒng)儀器概念的突破。美國(guó)國(guó)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(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言，是目前實(shí)現(xiàn)虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)最流行的工具之一，被公認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，現(xiàn)已成為測(cè)試測(cè)量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái)[10].

　　4.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前面板設(shè)計(jì)

　　由于Labview使用G語(yǔ)言（圖形化語(yǔ)言）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，因此該系統(tǒng)界面包含了光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所要進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(biāo)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(cè)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(cè)模塊、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊3部分組成，各獨(dú)立參數(shù)模塊可以進(jìn)行有關(guān)的參數(shù)設(shè)置，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊可以存儲(chǔ)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)回放，以便對(duì)特定模塊單獨(dú)進(jìn)行分析處理。

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圖4 光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前面板

　　圖5是光伏發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前面板對(duì)應(yīng)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(cè)系統(tǒng)部分程序框圖

　　4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

　　實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)功能的第一步是建立數(shù)據(jù)源，由于Labview數(shù)據(jù)庫(kù)工具只能操作而不能創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，所以必須借助第三方數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，選用Microsoft公司的Access軟件來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。建立一個(gè)名為PVData.mdb的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，利用通用數(shù)據(jù)連接UDL（Universal Data Link）來(lái)獲得數(shù)據(jù)庫(kù)信息以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，建立與數(shù)據(jù)庫(kù)文件對(duì)應(yīng)的PVData.udl文件。數(shù)據(jù)庫(kù)連接完成后便可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作了，包括創(chuàng)建表格、刪除表格、添加測(cè)試記錄、查詢記錄等操作。如用Labview數(shù)據(jù)庫(kù)工具包中的DB Tools Create Table.vi來(lái)創(chuàng)建光伏組件表面溫度測(cè)試數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表中包括測(cè)試時(shí)間、測(cè)試數(shù)值、測(cè)試人等多項(xiàng)信息，用DB Tools Drop Table.vi來(lái)刪除某個(gè)表格，用DB Tools Insert Data.vi添加一條記錄。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)之后，用DB Tools Select Data.vi來(lái)將已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)讀出，進(jìn)行記錄的查詢。從Tools Select Data.vi讀出的數(shù)據(jù)是動(dòng)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(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)全部讀出，由于Labview數(shù)據(jù)庫(kù)工具包完全支持SQL語(yǔ)言（Structured Query Language），在Tools Select Data.vi的optional clause輸入端按照SQL語(yǔ)法輸入條件語(yǔ)句，即可讀出需要的數(shù)據(jù)。如輸入語(yǔ)句"Where TestTime='2008-9-12 10:24:20';",就能把此時(shí)間的數(shù)據(jù)記錄讀出來(lái)。

　　5 網(wǎng)絡(luò)通信功能的實(shí)現(xiàn)

　　5.1 DataSocket通信技術(shù)

　　光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本地計(jì)算機(jī)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(cè)控領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，基于Microsoft的COM和ActiveX技術(shù)，對(duì)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行高度封裝，用于共享和發(fā)布實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)。DataSocket能夠有效的支持本地計(jì)算機(jī)上不同應(yīng)用程序?qū)μ囟〝?shù)據(jù)的同時(shí)應(yīng)用，以及網(wǎng)絡(luò)上不同計(jì)算機(jī)的多個(gè)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)跨機(jī)器、跨語(yǔ)言、跨進(jìn)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享，在10M的網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率可以達(dá)到640kbps,完全能夠達(dá)到本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求。利用DataSocket和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以更有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、處理和顯示。如對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)溫度信號(hào)的監(jiān)測(cè)，在不同主機(jī)上分別創(chuàng)建一個(gè)DataSocket服務(wù)器VI和一個(gè)DataSocket客戶端VI,使用DataSocket函數(shù)節(jié)點(diǎn)傳遞數(shù)據(jù)。首先運(yùn)行DataSocket Server應(yīng)用程序，它是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行程序，通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)自描述格式對(duì)TCP/IP進(jìn)行優(yōu)化和管理，然后利用服務(wù)器VI中的DataSocket Write節(jié)點(diǎn)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(shè)置好的DataSocket Read節(jié)點(diǎn)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(yuǎn)程訪問

　　在Labview中，可以通過(guò)遠(yuǎn)程訪問來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。在光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，首先對(duì)服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)的配置，主要包括用來(lái)設(shè)定服務(wù)器目錄和日志屬性的"Web服務(wù)器配置",設(shè)定對(duì)客戶端開放的VI程序"Web服務(wù)器中可見VI "和用來(lái)設(shè)置客戶端訪問權(quán)限的"Web服務(wù)器瀏覽器訪問".在配置完成后，在完成在服務(wù)器端發(fā)布網(wǎng)頁(yè)的操作，在客戶端便可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器訪問服務(wù)器發(fā)布的頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　本文將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，借助于Labview強(qiáng)大的軟件支持構(gòu)建了一個(gè)完整的光伏監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便的對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電特性及周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，得到可靠的監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，創(chuàng)新性的應(yīng)用DataSocket通信技術(shù)和Labview遠(yuǎn)程訪問技術(shù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的功能。由于FieldPoin模塊化及Labview軟件自身的特點(diǎn)，在需要研究其他運(yùn)行特性的時(shí)候可以很方便的進(jìn)行擴(kuò)充，本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，界面友好，操作簡(jiǎn)單方便，而且具有成本低，使用方便的特點(diǎn)，是一套通用的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有很好的應(yīng)用前景。

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