基于DataSocket技术的光伏发电远程监测系统

孟彦京，徐晓龙，马汇海

（陕西科技大学 电气与信息工程学院，西安 710021）

发电技术和质量数据是光伏电站所有者最为关心的，实时获悉光伏电站的发电数据是非常必要的。由于许多光伏电站采用无人值守的工作方式，受时间和空间的限制及一些恶劣环境因素的影响，工作人员定时到现场察看是不现实的。因此远程数据传输与接收逐渐成为光伏电站必备的技术，对于全面掌握电站状况是十分重要的。

目前国内对于光伏电站数据监控软件方面主要是用C语言、汇编语言编程或者使用组态软件，投资巨大，软件开发周期长、难度大。LabVIEW提供了DataSocket这种网络软件技术和编程工具，借助它可以在不同的应用程序和数据源之间共享数据[1]。本文讲述了虚拟仪器与数据采集系统的互联，使用DataSocket技术，充分利用数据传送功能，使光伏电站发电数据的远程实时监测成为可能。通过使用这种数据传输方式可以节省电站建设的成本，缩短建设周期，并对电站数据监测软件的发展意义重大。

1 DataSocket技术

1.1 DataSocket简介

DataSocket是美国国家仪器NI公司提供的一种建立在TCP/IP协议基础上的网络实时高速数据传输技术，它不必进行底层复杂的TCP编程，就能通过计算机网络向多个远程终端同时广播现场测量数据[2]。

DataSocket技术相当于一种网络接口，并不是直接面向硬件；它可以通过测控参数的传送实现远程测控，只是收发双方都必须拥有对应的应用程序。DataSocket技术已在实际工程中得到应用，并取得很好的效果[3]。

1.2 DataSocket传输数据方式

数据发布VI向DataSocket Server中写入数据，数据订户VI从DataSocket Server中读取数据，传输数据有2种方式：图形程序代码和前面板对象绑定。

2 使用DataSocket连接前面板对象传输数据

2.1 服务器端的设置

步骤1 打开DataSocket Server Manager对DataSocket Server进行设置[4]。

步骤 2 打开 DataSocket Server。DataSocket Server面板如图1所示。图1显示了该主机当前连接到DataSocket Server上的任务数和已发的数据包数。

图1 DataSocket Server面板Fig.1 DataSocket Server panel

步骤3 在服务器前面板对象上右击，在弹出菜单中选“属性”命令，在“数值类属性：对象名”对话框上选“数据绑定”选项卡。数据绑定选“DataSocket”，访问类型选“只写”。路径格式是dstp：//severname/item，dstp 指 DataSocket通信协议，Servername是服务器名或IP地址，item是数据项名称。设置完毕前面板对象右侧会有一个矩形连接指示灯，发布数据程序运行且打开DataSocket Server，连接正常该灯成绿色，否则为红色或灰色。

2.2 客户端的设置

客户端需在前面板对象上右击，在弹出菜单中选“属性”，在“数值类属性：对象名”对话框选“数据绑定”选项卡，数据绑定和路径的设置与服务器前面板相应对象相同，访问类型选“只读”。设置完毕，前面板对象右侧同样会有一个连接指示灯。

服务器和客户端VI设置并都运行，在服务器端打开DataSocket Server，服务器发布的数据就能通过Internet传输到客户端电脑上。

3 光伏电站发电数据的DataSocket传输实例

3.1 陕西科技大学光伏电站监测系统介绍

笔者建设的陕西科技大学880 kW光伏电站的数据监测系统是使用LabVIEW2012设计编写的，是集数据采集、处理、传输、查询于一体的系统程序。

3.2 服务器端设计

（1）硬件配置

使用RS485通讯线一头连接TBEA-GC-500KTL光伏逆变器的485通信接线端口，另外一头接安装了MOXA CP-118U 8串口Universal PCI串口卡的研华IPC-610系列4U上架式工控机主机上。通过光伏逆变器的遥信读电能计量功能和利用LabVIEW2012编写上位机数据监测软件读取光伏电站的发电数据。

（2）服务器数据发布VI设计

在陕西科技大学880 kW光伏电站数据监控系统的LabVIEW系统程序中，打开名为逆变器实时数据子界面的VI，编写服务器数据发布程序。编程完成后的程序框图如图2所示。

图2 服务器数据发布VI程序框图Fig.2 Program frame of server data released VI

图2中上半部分是通过编程从逆变器读出的三相电压、三相电流、发电量、功率因数、总功率等发电数据，下半部分是创建的三相电压、三相电流、发电量、功率因数、总功率的局部变量用以在同一个VI中传递数据，通过DataSocket Write函数向DataSocket Server写数据，DataSocket Write函数的连接地址的设置与数据绑定选项卡路径的设置相同为：dstp：//servername/item，Servername 可以写为本机的IP地址，item改为要传递的数据名称，比如说累计发电量。

（3）DataSocket Server Manager的设置

在主机服务器上的DataSocket Server Manager程序主界面中Permission Groups中的DefaultWrites设置成Localhost。

3.3 客户端设计

服务器将采集到的发电数据通过局域网送至客户机，客户机要完成数据的接收、处理和显示，所有功能均由软件来实现。在客户端的电脑只需要安装与服务器端相同版本的LabVIEW软件，并编写客户端数据接收VI。客户端数据接收VI的程序框图如图3所示。使用DataSocket Read函数从服务器读取数据。右击前面板上发电数据对象属性打开数据绑定选项卡。数据绑定选择“DataSocket”，访问类型选择“只读”。每个对象的路径设置与服务器相应对象的路径设置完全相同。

图3 客户端数据接收VI程序框Fig.3 Program frame of client data receiving VI

3.4 服务器和客户端VI的前面板

服务器VI的前面板如图4所示，客户端VI的前面板如图5所示。

图5 客户端数据接收VI前面板Fig.5 Front panel of client data receiving VI

在服务器端打开DataSocket Server之后，当服务器和客户端的VI都打开并运行，服务器和客户端建立连接之后，服务器和客户端的前面板的连接指示灯亮绿灯，客户端显示和服务器相同的发电量、相同的功率、相同的功率因数等发电数据。实时数据的传输主要是指实现实时数据从服务器端到客户端的发送[5]。由图4、5可见发电数据可以远程实时传输，通过这种方法还可以实时传输光伏电站电压电流波形等数据，实现远程监测。

3.5 发电数据传输流图

在本文研究的发电数据实时传输系统中，数据流如图6所示。

图6 数据流图Fig.6 Data flow chart

被测对象可通过测试现场的仪器设备，将测得的数据或信息通过网络传输给异地的计算机去分析处理，在逻辑上形成C/S（客户端／服务器）结构[6]。经过逆变器运算和处理过的数据通过RS485总线进入插有串口卡的工控机，用LabVIEW编写数据发布VI，使用DataSocket Write函数把采集到的发电数据写入DataSocket Server，写入的数据通过局域网传到客户端计算机，通过编写的数据接收VI，利用DataSocket Read函数读取服务器发送的数据，实现发电数据远程实时传输。

4 结语

本文提出一种基于DataSocket连接远程前面板对象的方式，使用了虚拟仪器LabVIEW编程，设计了一套可远程实时查看远在现场的光伏电站发电数据的传输系统，并详细介绍了设计过程。陕西科技大学880 kW光伏电站数据监测系统自电站投入运营一年以来未发生重大异常，利用DataSocket技术给陕西省住房和城乡建设厅上传发电数据效果良好。该研究对其推广和应用具有实际意义。

[1] 吴爱娟，商建东.基于虚拟仪器的远程数据测控系统的研究[J].微计算机信息，2008，24（6）：98-100.

[2] 雷振山，赵晨光，威利，等.LabVIEW8.2基础教程[M].北京：中国铁道出版社，2008：144-149.

[3] 陈真，王延江，王钊.基于LabVIEW的远程数据采集系统开发[J].仪表技术与传感器，2006（6）：27-28.

[4] 戴鹏飞，王胜开，王格芳，等.测试工程与LabVIEW应用[M].北京：电子工业出版社，2006：176-274.

[5] 苏炳秒，黄劲.基于Socket技术的煤矿远程监控系统[J].工矿自动化，2003（1）：37-38.

[6] 蒋薇，张晓波，赖靑贵.基于LabVIEW的仪器通信技术研究[J].计算机测量与控制，2013，21（4）：1030-1032.