基于B/S模式的光伏中心现场数据采集系统

无锡汽车工程学校 韩博砚

光伏中心数据采集系统采用模块式的设计，系统从总体上说主要有五大部分组成：光伏电站现场数据采集系统、光伏电站现场视频系统、光伏电站现场网络服务系统、光伏中心总检测控制室数据管理系统、光伏中心总检测控制室视频管理系统。

光伏中心现场数据采集系统用来获取光伏电站设备的实时运行数据（例如：光伏阵列电压、光伏阵列电流、日照强度等），光伏电站现场网络服务系统将获取的实时运行数据通过网络发送到光伏中心总检测控制室，光伏中心总检测控制室数据管理系统接收数据并将其保存入数据服务器中，这样总检测控制室数据库服务器中就存有各光伏电站的实时和历史运行数据，并能将这些运行数据以表格和图形曲线方式通过显示设备显示出来。设在各光伏电站现场的视频摄像头，也通过网络传送到总检测控制室，并且通过显示设备显示光伏电站的实时现场环境画面。现场数据采集系统是整个光伏中心数据采集系统的核心部分，承担着第一手数据的采集任务，是整个系统的数据源。

一、数据采集

现场数据采集系统将面对不同的现场仪表传感器和不同的传感器数据接口与数据传送方式。

依据光伏中心数据采集系统的要求，需要现场采集的数据有：

（1）环境温度；（2）环境风速；（3）环境湿度；（4）太阳水平面总辐射；（5）当地的实时天气预报数据；（6）光伏阵列电压；（7）光伏阵列电流；（8）光伏组件表面温度；（9）输出交流电压；（1O）输出交流电流；（11）输出交流频率；（12）逆变器起始工作电压；（13）逆变器工作时间；（14）总发电量；（15）故障次数。

二、现场数据采集系统结构

鉴于光伏电站现场采集的数据量大及现场的每一个传感器的数据接口的不确定性，为保证数据传送后对于光伏监控中心的数据处理的一致性，保证可以有新的电站系统加入，光伏电站现场设置一个现场数据采集系统。

根据光伏电站现场数据采集的需求，设计现场数据采集系统结构如图1所示：

图1 现场数据采集系统结构

图中的数据采集仪表为现场的各种仪表，考虑到仪表的多样性和以后的可扩充性，数据采集所采用的数据网络，即仪表与数据采集器的连接方式采用以下四种方式：（1）以太网；（2）RS485；（3）RS232；（4）模拟通道加模数转换。

为了以后的系统扩充，系统预留了其他数据接口。

现场数据采集系统依据每一个现场传感器的数据接口协议将传感数据接收到数据采集器中。

现场数据采集系统将采集到的数据按系统的数据格式要求打包后通过现场网络服务系统传送到总监控中心。

考虑到现场的各种仪表是长期24小时工作的，仪表的自诊自检是必须考虑的。故障自诊自检技术需要各个环节的密切配合，通过故障自诊自检技术，可以提供一些辅助的故障决策和故障信息、设计必要的故障自排除功能对用户来说却是非常必要的。如为了防止数据在传输过程中引起的干扰错误，可以采取校验算法，确保数据的准确录入。又如传感器设备可以将自己的工作情况传送到总监控中心，提示相关的设备维护人员做相应的处理，一旦由于设备故障的原因导致数据的不正常，系统无将法正常运行时，诊断出故障的仪器，可以采取针对性措施去加以排除。器间完成一个传输的所有协议的几个集合（这也就是一个通路，数据通过它从一台机器到另一台机器）。栈分成层，栈的每一层都能从相邻的层中接收或发送数据。每一层都与许多协议相联系。在栈的每一层，这些协议都在起作用。

表1 现场数据采集系统的数据格式

TCP/IP协议具有以下一些主要的特点：

（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；

（2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；

（3）统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址；

（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。

鉴于TCP/IP协议的广泛应用，现场数据采集系统采用TCP/IP协议作为采集数据的通信协议。

三、现场数据采集系统数据格式

数据格式是数据保存和通信的编排格式。可为数值、字符或二进制数等形式。由数据类型及数增长度来描述。数据格式的确定应满足一定条件：

（1）保证记录所需要的全部信息；

（2）提高存储与通信效率，保证存储空间的充分利用和通信的可靠稳定；

（3）格式标准化，保证有关数据处理系统间数据的交换。根据数据记录长度的特点，一般分为定长格式和变长格式。

鉴于各电站数据采集仪表的不确定性和复杂性，系统设计了仪表与系统的数据格式的适配器，用于各仪表与系统的连接。适配器将安装在数据采集器中，系统留有接口，以便于针对不同仪表编写不同的适配器软件。

现场数据采集系统的数据格式定义如表1所示。

四、通信协议

TCP协议和IP协议指两个用在Internet上的网络协议（或数据传输的方法）。它们分别是传输控制协议和互联网协议。这两个协议属于众多的TCP/IP协议组中的一部分。TCP/IP协议组中的协议保证了在Internet上数据的传输，TCP/IP通过使用协议栈工作。这个栈是所有用来在两台机

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