1 現(xiàn)狀及需求分析
    隨著新能源和低碳經(jīng)濟(jì)的興起，人類對(duì)風(fēng)能太陽能等可再生能源的利用越來越重視，太陽能發(fā)電技術(shù)逐步發(fā)展起來，越來越多的太陽能電站開始建設(shè)。
    目前，我國很大一部分太陽能電站建設(shè)在邊遠(yuǎn)地區(qū)，絕大多數(shù)都是相對(duì)分散的獨(dú)立電站。對(duì)每一個(gè)獨(dú)立電站運(yùn)行情況的例行檢查，都需要花費(fèi)很大的人力、物力。本文研究的太陽能電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是將某一地區(qū)的太陽能電站通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)。這樣，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式可以采集太陽能電站的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，快速檢測每一電站的運(yùn)行情況，對(duì)太陽能電站的使用和發(fā)展具有非常重要的意義。
2 系統(tǒng)組成
    太陽能電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，太陽能電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成：
    (1)現(xiàn)場監(jiān)控部分：安裝在太陽能電站的控制柜內(nèi)?，F(xiàn)場監(jiān)控能夠?qū)μ柲茈娬镜倪\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并初步處理采樣的數(shù)據(jù)。同時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控還負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)傳輸部分。
    (2)數(shù)據(jù)傳輸部分：將發(fā)電站的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心部分的服務(wù)器。
    (3)監(jiān)控中心部分：根據(jù)實(shí)際需要分布在不同地點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器，該中心目前一般通過光纖或ADSL撥號(hào)等通信方式接入互聯(lián)網(wǎng)。

2.1 現(xiàn)場監(jiān)控部分
    現(xiàn)場監(jiān)控部分由EPC工控主板和太陽能監(jiān)控模塊組成。
    EPC系列工控主板是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司開發(fā)的基于ARM處理器的工控機(jī)主板，如圖2所示。EPC系列工控主板預(yù)裝正版Microsoft Windows CE 5.0、Monta Vista Realtime Linux或VxWorks操作系統(tǒng)。板載2路CAN總線控制器、1路10/100 M自適應(yīng)以太網(wǎng)適配器、3路RS-232串口，2路RS-485接口，支持TFT/STN液晶屏顯示，并具有VGA顯示器接口及LVDS液晶接口。EPC系列工控機(jī)主板可在-40 ℃~+85 ℃寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，滿足工業(yè)級(jí)產(chǎn)品的各種應(yīng)用需求。

    借助于EPC系列工控主板來采集太陽能電站運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，如：太陽能電池開路電壓、日照度、 蓄電池電壓、充電電流、負(fù)載電流、蓄電池溫度等。EPC系列工控主板將采集到的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)按照一定的格式進(jìn)行組織，然后傳送到數(shù)據(jù)傳輸部分。
2.2 數(shù)據(jù)傳輸部分
    根據(jù)目前的實(shí)際情況，本監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備采用的GPRS通信模塊是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司出品的ZWG-21A無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。
    該設(shè)備提供全透明串行數(shù)據(jù)通道，可以方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、無線、網(wǎng)絡(luò)化的通信方式?？稍诠I(yè)級(jí)溫度范圍(-15 ℃~+60 ℃)內(nèi)穩(wěn)定工作，可應(yīng)用于各種行業(yè)。ZWG-21A外觀如圖3所示。

    ZWG-21A具有以下特性：
    · 大緩存區(qū)設(shè)計(jì)（200 KB），采用動(dòng)態(tài)劃分技術(shù)，提高緩存區(qū)使用效率；
    · 最多可緩存3 100幀數(shù)據(jù)(每幀64 B)，適合小數(shù)據(jù)幀快速連續(xù)傳輸；
    · 每幀最長可設(shè)置為1 460 B長度(收發(fā)各緩存70幀)，適合大數(shù)據(jù)量連續(xù)傳輸；
    · 使用工業(yè)級(jí)GPRS模塊，內(nèi)嵌可靠協(xié)議棧；
    · 數(shù)據(jù)全透明傳輸，用戶無需了解復(fù)雜的TCP/IP、PPP等協(xié)議；
    · 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名或IP地址訪問；
    · 支持備用數(shù)據(jù)中心；
    · 支持APN虛擬專網(wǎng)業(yè)務(wù)；
    · 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心虛擬串口功能，無縫銜接現(xiàn)有上位機(jī)軟件；
    · 支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連功能；
    · 具有連接時(shí)機(jī)可控功能，節(jié)約流量；
    · 支持本地和遠(yuǎn)程圖形化界面配置與維護(hù)；
    · 支持短信息配置與維護(hù)；
    · 支持串口配置和USB接口配置；
    · 支持本地和遠(yuǎn)程固件升級(jí)；
    · 多重軟硬件可靠設(shè)計(jì)，復(fù)合式看門狗技術(shù)，使設(shè)備安全運(yùn)行。
    ZWG-21A與EPC系列工控主板通過RS-232C方式進(jìn)行通信。ZWG-21A將EPC系列工控主板采集到的太陽能電站運(yùn)行的各種參數(shù)傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，同時(shí)將監(jiān)控中心下發(fā)的各種指令傳送到EPC工控主板，完成對(duì)太陽能電站運(yùn)行狀態(tài)的控制。
2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控中心
2.3.1 接入方式
    遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的作用是接收處理各個(gè)太陽能電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)，保存其運(yùn)行數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心必須接入Internet網(wǎng)絡(luò)才能夠作為服務(wù)器接收各個(gè)太陽能電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
    遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接入方式有以下兩種可以選擇：
    (1)ADSL的上行和下行帶寬不對(duì)稱，因此稱為非對(duì)稱數(shù)字用戶線環(huán)路。它采用頻分復(fù)用技術(shù)把普通的電話線分成了電話、上行和下行三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的信道，從而避免了相互之間的干擾。ADSL接入技術(shù)的速率可達(dá)到上行1 Mb/s/下行8 Mb/s，速度非常快；
    (2)光纖連接上網(wǎng)。光纖接入網(wǎng)是指接入網(wǎng)中傳輸媒介為光纖的接入網(wǎng)。光纖接入網(wǎng)從技術(shù)上可分為兩大類：有源光網(wǎng)絡(luò)和無源光網(wǎng)絡(luò)。有源光網(wǎng)絡(luò)又可分為基于SDH的AON和基于PDH的AON；無源光網(wǎng)絡(luò)可分為窄帶PON和寬帶PON。光纖接入主要適用于商業(yè)集團(tuán)用戶和智能化小區(qū)局域網(wǎng)。
2.3.2 軟件功能
    遠(yuǎn)程監(jiān)控中心應(yīng)該支持常見OPC通信方式以及動(dòng)態(tài)庫DLL通信方式。
    遠(yuǎn)程監(jiān)控中心應(yīng)該能夠處理顯示以下各種參數(shù)：氣象參數(shù)、開路電壓、日照度參數(shù)、電網(wǎng)參數(shù)、電網(wǎng)故障、工作過程中發(fā)生的故障等。
    遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心要能夠進(jìn)行技術(shù)分析，為管理層、技術(shù)部門、維護(hù)部門等不同用戶提供有針對(duì)性的報(bào)表，方便進(jìn)行管理。
    遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心還可以架設(shè)網(wǎng)站服務(wù)系統(tǒng)。網(wǎng)站服務(wù)系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲得數(shù)據(jù)，從而提供各電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，顯示各電站數(shù)據(jù)及曲線顯示、打印等服務(wù)。各級(jí)管理人員通過Web上網(wǎng)的方式就可以查看電站的運(yùn)行狀態(tài)。
2.3.3 設(shè)備配置
    監(jiān)控中心開始運(yùn)行后，就可以接受來自ZWG-21A連接了。首先使用“DTU配置工具”修改ZWG-21A的默認(rèn)配置，將數(shù)據(jù)中心主站域名或者IP地址設(shè)置為監(jiān)控中心的域名或者IP地址，將數(shù)據(jù)中心主站端口號(hào)設(shè)置為監(jiān)控中心所監(jiān)聽的端口號(hào)，連接模式選擇為“建立TCP連接”，設(shè)置完畢之后，ZWG-21A就能夠主動(dòng)連接監(jiān)控中心，建立TCP連接。如圖4就是監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的一種可能情況，請(qǐng)注意圖中目標(biāo)IP地址和目標(biāo)PORT與服務(wù)器軟件的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

    太陽能發(fā)電技術(shù)是一種綠色無污染的可再生能源，該技術(shù)的發(fā)展對(duì)于解決我們當(dāng)前遇到的石化污染、能源危機(jī)等問題是一種從根本上的解決之道。本文在太陽能發(fā)電技術(shù)的監(jiān)控層面做了一些有益的研究。