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。**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。

　　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（ MCUSTC12LE5A60S2）、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。

图1 光伏电源监控系统框图

　　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。

　　3 结论

　　本文基于LabVIEW设计了一套光伏电源监控系统，对现场设备的各项运行状态、各电路参数、已经运行时间进行详细的检测记录，并通过PC机的界面实时显示出来，通过Access数据库对历史数据做好存储，在实际调试中也获得了良好的效果。在新能源技术快速发展的环境下，这种实时监控系统将会有更广阔的应用前景，也会在很大程度上促进国内新能源监控技术的进一步研究，对于绿色环保可再生新能源领域的相关产业化发展具有很重要的的意义。