基于LabVIEW的光伏电源监控系统设计

摘要：随着全球能源结构的优化，太阳能作为清洁可再生新能源越来越受推崇，光伏发电更是倍受重视。光伏发电基站一般作为独立电源系统，应用于偏远地区，且运行时间较长，需要采取无人值守远程监控技术。文章设计了一套基于LabVIEW的光伏电源监控系统，对设备进行统一的监测、管理和控制，并且与监控中心系统进行实时、有效的信息交换、信息共享，从而优化操作，并且当系统发生故障时，能立即发出报警信号，并实时记录和储存电站的运行数据，从而使得供电系统安全可靠的运行。
关键词：LabVIEW；现场监控；后台监控；全球移动通信系统；数据库

0 引言
光伏发电技术是世界新能源的发展趋势之一，它要求更讲究系统效率、更可靠、也更经济。传统意义上的监控一般建立在近距离条件下，即近距离监控，这种方式要求配备一定的维护人员进行，花费大量的人力、物力和财力，而且随着电站规模的扩大，已经越来越不能适应现代化经济的发展，因此，一种成本低、低功耗、界面简单容易操作、具有配置通用性、方便实用的光伏电源监控系统势在必行。而这种实时监控系统的广泛应用，也会在很大程度上促进国内新能源技术的进一步研究，对于能源及相关工业的发展具有非常重要的意义。
本文在研究虚拟仪器及相关通讯技术的基础上，运用LabView对光伏电源监控界面的研发，最终形成一种基于LabVIEW的多功能监控界面设计方案。此监控界面有处理数据类型多、存储数据量大、界面具备人性化等特点。

1 光伏电源监控系统
光伏电源监控系统可分为以下模块：光伏电源数据采集与控制(DSP28035)、数据处理(MCU STC12LE5A60S2)、TFT触摸屏液晶显示、现场监控(PC机)、无线通讯(GSM TC35)、后台监控(PC机)。光伏电源监控系统如图1所示。

各模块的作用如下：
光伏电源数据采集与控制模块：通过霍尔传感器实现对电压、电流的测量，利用DSP28035强大的数据处理功能，先实现A／D转换，然后将所得的量进行处理，对光伏电源系统输出进行控制，同时通过SPI将数据传输给MCU STC12LE5A60S2。
数据处理模块：MCU将DSP传输过来的数据进行分类、计算、存储和数据传输。该模块将所需存储的数据存储在Flash里，并作为DSP与上位机的中间桥梁，通过串口、485和GSM实现TFT显示、现场监控和后台监控。
TFT触摸屏模块：该模块通过232与单片机通讯，实现数据的实时显示和对参数的设置。
现场监控模块：该模块可实现现场数据的实时显示，同时可以采集60天单片机存储的数据，以便用户进行数据处理和观察设备的运行情况，另外用户可以实现现场的参数设置。
无线通讯模块：该模块主要实现数据的远程无线传输，将数据传送给后台。
后台监控模块：该模块为设计的主要部分，GSM传输来的数据通过串口给PC机。该后台监控可以实现实时数据监控、历史数据存储、参数设置、数据显示、报警等功能。

2 相关监控系统使用软件
2．1 LabVIEW
LabVIEW是一种用图标代替文本创建应用程序的图形化编程语言。被工业界、学术界和研究实验室所广泛接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。还内置了便于应用TCP／IP、ActiveX等软件标准的库函数。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位／64位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。
2．2 GSM
GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。因此，GSM模块具有发送SMS短信，语音通话，GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基本功能。简单来讲，GSM模块加上键盘、显示屏和电池，就是一部手机。
本设计采用的是Siemeils公司的TC35，该模块是Siemeils公司推出的新一代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口，可以方便地与PC机、单片机连机通讯。可以快速、安全，可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务和传真。
2．3 Access 2003
Access 2003是微软公司Microsoft Office 2003产品组件之一，是一个功能强大的数据库管理工具，是在Windows 2000或Windows XP环境下运行的一种关系数据库管理系统。其交互性很好，用户不用编程就能够创建整个数据库，其中还包含用于开发高级数据库的程序设计语言Access Basic。其主要特点如下：1)存储方式多样；2)面向对象；3)界面友好、易操作；4)集成环境、处理多种数据信息；5)支持ODBC(开发数据库互连，Open Data Base Connectivity)。