基于B/S模式的光伏中心数据采集系统的结构设计

无锡机电高等职业技术学校 徐 军

开发、利用新能源和可再生能源是世界经济未来发展中最具有决定性影响的技术之一。太阳能作为其中的佼佼者，其优势受到了人们的普遍重视。巨量的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染的、廉价的、人们可以自由取用的能源。太阳每秒发送到地面的能量达8O万千瓦，只要把这些能量中的千分之一转为电能，其发电总量就能大大满足全世界的能耗需求。

太阳能转化利用的方式有光热、光伏、光化学三种方式，其中以光伏发电最受人们瞩目。光伏发电是利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能转化为电能的发电技术。光伏发电属于不消耗化石燃料的可再生能源，不会产生危及环境的污染，运行安静、输电和配电成本低、可靠性高、寿命长、维护少、相对安全性好，适合分散供电，扩能方便，与其它电源和储电系统兼容方便。

太阳能光伏电站作为一种相对独立分散的发电系统，其建设需要一大批相关技术的支持和设备配套。在建造完成光伏电站后，要对相对分散的电站系统进行有效的能源管理和集中调度，保证太阳能光伏电站系统的正常有效运行，就需要对各个分散的太阳能光伏电站系统的运行状态进行实时的监控和评估。光伏电站能得到有效的监控是光伏发电应用的关键。

一、光伏电站近距离监控情况分析

对于太阳能光伏电站系统，目前大多采用的监控方式是近距离的监控。这种监控方式主要通过设在光伏电站现场附近的液晶显示屏来显示电站运行的各种参数（光伏阵列电压、蓄电池电压、蓄电池充电电流、环境温度、光照强度等），电站维护人员在现场，通过不间断的观察监视显示屏所显示的数值，做必要的记录并根据相应参数数值做出适当的调整处理，用手动方式来修改查看控制电站的各种状态参数。

当前我国的光伏电站绝大多数都建设在偏远地区，都相对分散而且独立。这种情况下要保证每个电站都能正常并高效的运转，就必须在每个电站维护点配备一定数量的维护工作人员，并且维护人员要轮流值班，才能保证光伏电站不间断的工作在最佳状态。但由于一般光伏电站所处地环境恶劣，给电站维护人员的维护工作和日常生活带来了很多困难，维护人员的劳动强度大，管理难度高，所付出的人力、物力、财力成本高。随着近些年我国光伏电站建设速度的加快，光伏电站的数量越来越多，分布区域越来越广，电站规模越来越大。由此对于各个电站所付出的维护成本将成倍的增长。

同时由于分布数量的加大，但是各个光伏电站之间又相对的独立，各电站数据不能交流。不利于各电站之间的互补，和统筹各光伏电站资源，造成了光伏电能资源的浪费。也不利于相关部门对于光伏电站的监管、评估和统计。这些都显示了现有的光伏电站监控体系是不能满足日益增长的现代光伏电站产业发展的。

二、物联网监控技术

相对于近程监控，远程监控技术已经受到人们越来越多的重视。所谓远程监控技术就是利用计算机通过网络系统实现对远程工业生产等过程进行监视和控制。远程监控技术一开始被应用于各尖端领域，随后又被应用于工业控制和交通管理等领域。到了上个世纪末的时候，由于信息和通讯技术的快速发展，远程监控技术得以广泛的进入人们生活的各个领域。

进入二十一世纪以来，一个新的信息技术概念“物联网”被提出，成为一代炙手可热的技术。物联网是在计算机互联网的基础上，利用传感器网络等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络“Internet of Things”。在这个网络中，物品与物品之间能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质就是利用传感器与计算机互联网实现物物的自动识别和信息的互联与共享。

远程监控技术和物联网实际上正好能解决上面所提到的现实的光伏电站不能被有效的统筹、监督和评估的问题，通过远程监控和物联网我们能够更加智慧的去管理各光伏电站，更好更有效的去应用好太阳能这一可再生能源。

光伏中心数据采集系统是一个综合应用数据采集来进行监控指挥的信息系统，它通过对建立在全国各地的各种类型的太阳能光伏电站进行实时的监控以及数据采集，并将采集到的数据通过物联网传送到总检测控制室，在总检测控制室中通过物联网终端实现数据的动态显示与实地场景的实时显示。光伏中心数据采集系统是综合利用传感器网络技术、现代通讯技术、数据库技术、人工智能技术，计算机网络技术等对太阳能光伏电站的电压、电流等将近2O个参数进行实时显示与监控，并对相关参数数据进行保存及分析处理，并能够对信息进行查询和分析，生成各种报表和图表，对整个太阳能光伏电站进行分析和评价的系统。通过该系统能够准确、及时、连续地反映被监控的各太阳能光伏电站的运行状况，为管理与监控决策提供科学的依据，从而极大地提高效能，全面提升管理水平。

三、基于B/S模式的光伏中心数据采集系统的结构设计

基于B/S模式的光伏中心数据采集系统，通过采集和监测全国各地各类型光伏电站的运行情况，通过物联网传送到总检测控制室，并对各电站运行数据进行实时记录、存储和显示，生成各种报表图表，进而分析当地的太阳能资源和光伏发电情况、运行效率等，实现对光伏电站的监管、评估，为优化管理提供有效依据。

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。

其工作方式是：

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。

综合考虑光伏中心数据采集系统的需求，基于B/S模式的结构最适合于光伏中心数据的采集。目前成熟的信息网络，为这一系统的有效实现提供了很好的基础。

目前，许多光伏电站采用客户机/服务器模式（Client/Server），又简称为C/S。是由网络数据库技术的发展和应用而逐渐的发展起来的体系结构。CS模式的体系结构一般由两个层：第一层是客户机层，该层系统中结合了用户界面和客户端业务逻辑程序；第二层是包括了网路的数据库服务器。C/S结构将相对复杂的网络应用与用户界面相分离，将大量的数据的运算交由后台去处理，提高了用户的交互反应速度。C/S结构开发工具成熟，开发简单，C/S结构的出现大大推动了网络数据库的应用。但随着信息的复杂化和系统的集成化，其局限性体现愈加明显。

浏览器/服务器模式结构（Browser/Server）简称B/S。是由信息网络技术的高速发展，在C/S模式结构的基础上进行变化和改进的结构。在C/S结构的中间加上一层，把原来由客户端所负责完成的功能交给这个中间层来完成，而这个中间层就是Web服务器层。在这种结构模式下，客户端不再负责原来的数据存取，极少的业务逻辑在客户端实现，客户端只需要安装有网络浏览器就可以。对于整个光伏中心数据采集系统来讲，从数据的采集到数据的发布都是由系统自动完成。因此，光伏中心数据采集系统在B/S模式结构的基础上增加了一层数据采集层，其功能是将现场数据进行采集处理后传送并写入到数据库中，以为后期的Web服务器处理并显示给用户。

光伏中心基于B/S模式结构的基本工作流程如下：

（1）从现场采集实时数据，将实时的数据传送并保存到数据库中。

（2）客户端浏览器向Web服务器发送显示实时数据请求。

（3）Web服务器收到显示实时数据请求，并将该请求发送到数据库服务器。

（4）数据库服务器根据请求，调用相关采集的实时数据，并将该数据发送给Web服务器。

（5）Web服务器处理后将相关数据传送到客户端浏览器，并且对数据进行实时更新。

（6）客户端浏览器显示动态实时数据。

把之前C/S模式下的服务器作为数据库服务器，数据库服务器上安装有数据库管理系统。Web服务器负责对数据库服务器里的数据库进行访问，并将访问到的数据结果通过网络传送到客户端的浏览器上，用户通过客户端浏览器界面可以查询到相关信息。这样Web服务器既是客户浏览器的服务器，也成为了数据库服务器的浏览器。这样就大大的简化了客户端计算机的负荷，减轻了系统维护与升级的工作量，降低了用户的成本。

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[2]蒋林涛.互联网与物联网[J].电信工程技术与标准化,2010(02).

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