專利名稱：太陽能電站遠程無線監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電設(shè)備以及其他工業(yè)設(shè)備監(jiān)控領(lǐng)域，是一種工業(yè)設(shè)備遠 程無線監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，在當今世界能源日益緊缺的情況下，人們已把太陽能這一取之不 盡、用之不竭的環(huán)保能源作為開發(fā)利用的主要新能源之一。太陽能光伏發(fā)電作為 太陽能一個很重要的應(yīng)用方向，目前已被廣泛用于城市現(xiàn)代化建筑、市政公共工 程以及亮化工程等方面。
隨著太陽能電站的大量增加，其維護困難日益顯現(xiàn)，維護成本也逐漸上升。 由于太陽能電站的分散性，如果采用傳統(tǒng)的人工記錄方式，不僅不能及時發(fā)現(xiàn)電 站的運行問題，還會耗費大量的人力物力。特別是對一些部署在偏遠地區(qū)的太陽 能電站，這個問題尤為突出。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種太陽能 電站遠程無線監(jiān)控方法。這樣，只要在有網(wǎng)絡(luò)的地方人們就可以通過訪問網(wǎng)站實 現(xiàn)對太陽能電站的監(jiān)控與管理，提高了維護的效率和水平。
技術(shù)方案本發(fā)明的太陽能電站遠程無線監(jiān)控方法，包括若干客戶端和一個
服務(wù)器端，
所述客戶端采用模塊化設(shè)計，主要包括
a. 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊:用于采集太陽能電站現(xiàn)場各個設(shè)備的有效數(shù)據(jù)信息；
b. 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊:用于將獲取的有效數(shù)據(jù)以無線方式傳輸至服務(wù)器端； 所述服務(wù)器端采用模塊化設(shè)計，主要包括
c. 數(shù)據(jù)接收模塊:用于接收不同客戶端的有效數(shù)據(jù)并存儲于混合數(shù)據(jù)庫；
d. 網(wǎng)站發(fā)布模塊:用于將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)站形式發(fā)布以顯示給用戶。
現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊采集前需設(shè)置時間間隔和選取Excel文件，每次采集首先 判斷時間是否在允許范圍7點一18點之內(nèi)，如果符合則采集環(huán)境參數(shù)和若干設(shè)備 參數(shù)。采集單個數(shù)據(jù)采用行列交叉定位算法，如此反復(fù)直到所有參數(shù)采集完成。 在一次采集完成后按照自定義格式對數(shù)據(jù)進行封裝，然后再發(fā)送至本地電腦的串 □。
無線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用基于ARM7TOMI內(nèi)核的SEP3203作為主處理器， 采用ASIX嵌入式實時操作系統(tǒng)作為運行平臺。模塊上電后首先初始化，然后與 遠程服務(wù)器建立連接，連接成功后負責將從串口接收到的實時數(shù)據(jù)利用 GPRS/CDMA公共無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)透明傳輸至服務(wù)器端。
數(shù)據(jù)接收模塊負責實時監(jiān)聽不同客戶端傳送的有效數(shù)據(jù)，經(jīng)過解析后將有效 數(shù)據(jù)分別存儲于XML數(shù)據(jù)庫和SQL數(shù)據(jù)庫中，方便顯示和査詢。
網(wǎng)站發(fā)布模塊從管理和演示兩種不同需求出發(fā)，對于管理人員授權(quán)登錄，詳 細顯示不同客戶端各個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)以達到管理目的;對于來訪客戶允許直接 訪問，通過圖表等方式形象顯示不同客戶端運行情況以達到演示目的。
準備工作
客戶端對無線數(shù)據(jù)傳輸模塊進行配置，主要包括服務(wù)器IP和端口號，配置 成功后將該模塊串口通過串口交叉線與客戶端電腦的串口相連。
客戶端打開客戶端數(shù)據(jù)采集軟件，選擇串口、設(shè)置采集時間間隔并選擇 Excel文件路徑，然后開始工作。
服務(wù)器端打開服務(wù)器數(shù)據(jù)接收軟件，設(shè)置監(jiān)聽端口并開始監(jiān)聽，服務(wù)器端啟 動IIS服務(wù)和SQL服務(wù)，確保能訪問網(wǎng)站登錄界面。
現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊按照設(shè)置的時間間隔從指定Excel文件中采集有效數(shù)據(jù)， 然后按照自定義協(xié)議格式發(fā)送至串口 ；無線數(shù)據(jù)傳輸模塊從串口接收到數(shù)據(jù)后就 利用GPRS/CDMA公共無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)透明傳輸至服務(wù)器端;數(shù)據(jù)接吹模塊監(jiān)聽到 數(shù)據(jù)后就進行解析，然后將有效數(shù)據(jù)分別存儲于XML數(shù)據(jù)庫和SQL數(shù)據(jù)庫中；如 果用戶為管理者，在進入登錄界面后輸入用戶名和密碼就能進入管理界面，點擊 左側(cè)導(dǎo)航鏈接就能進行用戶的管理和配置、査看太陽能電站實時數(shù)據(jù)和查詢歷史 數(shù)據(jù)、修改密碼等操作。如果用戶為參觀者，在進入登錄界面后點擊登錄就進入 太陽能電站全國布局圖界面，選擇相應(yīng)的客戶端就可以查看該客戶端的各種圖 表，包括系統(tǒng)運行狀態(tài)實時顯示、每日發(fā)電功率三維柱狀圖、每日發(fā)電能量三維
柱狀圖、累計減排C02統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從而獲得生動直觀的印象。 有益效果本實用新型有益效果主要有以下幾點
系統(tǒng)維護易因為系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，模塊之間通過接口連接，這樣對于 單個模塊的升級換代都不會影響系統(tǒng)整體功能，系統(tǒng)的維護方便。
部署較靈活因為系統(tǒng)利用GPRS/CDMA公共無線網(wǎng)絡(luò)傳輸各個電站數(shù)據(jù)，充
分發(fā)揮了無線網(wǎng)絡(luò)無需布線部署靈活的優(yōu)勢，有利于大規(guī)模推廣。
維護成本低因為維護通過網(wǎng)絡(luò)實施的，因此最終用戶訪問網(wǎng)站時，不受地 理距離遠近因素的影響，改變了傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場記錄的方式,節(jié)約人力物力財力，
監(jiān)控效率高因為維護通過網(wǎng)絡(luò)實施的，因此最終用戶訪問網(wǎng)站時，可以跨 越空間的障礙，能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行故障，提高了管理的效率和水平。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集流程圖。 圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸流程圖。 圖4是本發(fā)明系統(tǒng)的服務(wù)器數(shù)據(jù)接收流程圖。 圖5是本發(fā)明系統(tǒng)的內(nèi)部管理訪問流程圖。 圖6是本發(fā)明系統(tǒng)的對外演示訪問流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明為太陽能電站遠程無線監(jiān)控方法，包括若干客戶端和一個服務(wù)器端， 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
客戶端的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊采用桌面軟件實現(xiàn)，負責采集太陽能電站現(xiàn)場 各個設(shè)備的有效數(shù)據(jù)信息并按照自定義協(xié)議格式發(fā)至串口 ?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集流程如 圖2所示，具體的技術(shù)方案如下-
1)采集太陽能電站現(xiàn)場各個設(shè)備的有效數(shù)據(jù)信息。在本方案中，太陽能電 站各個設(shè)備的有效數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲于本地電腦的Excel表格中，故只需從Excel 表格中采集指定數(shù)據(jù)即可。采集前需要設(shè)置采集時間間隔和選取Excel文件，每 次采集首先需判斷時間是否在允許范圍7點一18點之內(nèi)，如果符合則采集環(huán)境 參數(shù)和若干設(shè)備參數(shù)。采集單個數(shù)據(jù)采用行列交叉定位算法，行以時間為標識查
找，列以參數(shù)名稱為標識査找，如未找到則置為"None"。如此反復(fù)，直到所有 的參數(shù)采集完成。
2)將采集的有效數(shù)據(jù)信息按照自定義協(xié)議格式發(fā)送至串口 。采集的有效數(shù) 據(jù)是無序的，為了方便服務(wù)器解析，需要在一次采集完成之后對參數(shù)進行有序排 列并添加包頭和包尾，然后再發(fā)送至本地電腦的串口，自定義協(xié)議格式如下
包頭環(huán)境參數(shù)設(shè)備l參數(shù)設(shè)備n參數(shù).包尾
客戶端的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用嵌入式軟硬件實現(xiàn),負責將從串口獲取的有
效數(shù)據(jù)利用GPRS/CDMA公共無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器端。無線數(shù)據(jù)傳輸流程如齒3 所示，具體的技術(shù)方案如下
1) 嵌入式硬件平臺采用基于ARM7TDMI內(nèi)核的SEP3203作為主處理器， 采用SDRAM和Flash作為存儲介質(zhì)，采用串口作為與本地電腦的通訊接口 ，采 用無線模塊子板作為與GPRS/CDMA公共無線網(wǎng)絡(luò)的接口。
2) 嵌入式軟件平臺采用ASIX嵌入式實時操作系統(tǒng)作為運行平臺。模塊上 電后系統(tǒng)首先進行初始化工作，接著采用PPP協(xié)議與移動運行商建立連接，然后 采用TCP/IP協(xié)議與遠程服務(wù)器端建立連接。如果建立連接成功則初始化串口并 監(jiān)聽串口數(shù)據(jù)，如果建立連接失敗則重新啟動建立連接過程。串口在接收到電腦 傳輸過來的有效數(shù)據(jù)之后立即通過GPRS/CDMA公共無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠程服務(wù) 器。如果發(fā)送成功則繼續(xù)監(jiān)聽串口數(shù)據(jù)，如果發(fā)送失敗表明網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)斷開則重新 啟動建立連接過程。
客戶端兩個模塊之間通過串口收發(fā)數(shù)據(jù)。
服務(wù)器端的數(shù)據(jù)接收模塊采用桌面軟件實現(xiàn)，負責接收不同客戶端的有效 數(shù)據(jù)并存儲于混合數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器數(shù)據(jù)接收流程如圖4所示，方案的設(shè)計考慮了 監(jiān)聽穩(wěn)定可靠和存儲簡潔高效的需求
1)根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)聽穩(wěn)定可靠的設(shè)計要求，考慮到隨著監(jiān)控電站的逐漸增加， 監(jiān)控中心載荷將日益加重，設(shè)計時采用異步Socket進行實時監(jiān)聽。'如果客戶端 首次向服務(wù)器請求連接，則建立連接并存儲至列表中緩存，否則從緩存列表中査 找相應(yīng)的客戶端。由于數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸存在無邊界問題，所以接收時采用"包 頭+包尾+包長"的判斷機制，對不合格的數(shù)據(jù)丟棄，確保接收數(shù)據(jù)的可靠性。 2)根據(jù)數(shù)據(jù)存儲簡潔高效的設(shè)計要求，設(shè)計時采用混合數(shù)據(jù)庫，在接收到 有效數(shù)據(jù)按協(xié)議解析后進行兩層存儲。具體來說，將最新接收的數(shù)據(jù)存入XML
文件中，覆蓋舊數(shù)據(jù)，提高網(wǎng)頁實時刷新效率；同時，將最新接收的數(shù)據(jù)存入 SQL數(shù)據(jù)庫中，添加新數(shù)據(jù)，方便進行歷史査詢。
服務(wù)器端的網(wǎng)站發(fā)布模塊采用桌面軟件實現(xiàn)，負責將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)站形式發(fā)布 以顯示給最終用戶。方案的設(shè)計考慮了內(nèi)部管理和對外演示的不同需求
1) 考慮到內(nèi)部管理面向公司的管理人員，主要需求是實時監(jiān)控系統(tǒng)運行情 況。為此，以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向進行功能設(shè)計，盡可能詳細還原太陽能電站的各種有效 數(shù)據(jù)。內(nèi)部管理訪問流程如圖5所示，用戶進入首頁后，輸入用戶名和密碼就能 進入管理界面，點擊左側(cè)導(dǎo)航鏈接就能進行用戶的管理和配置、査看太陽能電站 實時數(shù)據(jù)和查詢歷史數(shù)據(jù)、修改密碼等操作。
2) 考慮對外演示面向來訪客戶和領(lǐng)導(dǎo)，主要需求是宏觀顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。
為此，以圖表為導(dǎo)向進行功能設(shè)計，盡可能顯示太陽能電站的整體概況和圖表。
對外演示訪問流程如圖6所示，用戶進入首頁后，點擊演示登錄就進入太陽能電 站全國布局圖界面，選擇相應(yīng)的客戶端就可以査看該客戶端的各種圖表，包括系 統(tǒng)運行狀態(tài)實時顯示、每日發(fā)電功率三維柱狀圖、每日發(fā)電能量三維柱狀圖、累 計減排C02統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從而獲得生動直觀的印象。 服務(wù)器端兩個模塊通過混合數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1、一種太陽能電站遠程無線監(jiān)控方法，其特征在于該方法的實現(xiàn)依托于若干客戶端和一個服務(wù)器端，所述客戶端采用模塊化設(shè)計，主要包括a.現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊用于采集太陽能電站現(xiàn)場各個設(shè)備的有效數(shù)據(jù)信息；b.無線數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將獲取的有效數(shù)據(jù)以無線方式傳輸至服務(wù)器端；所述服務(wù)器端采用模塊化設(shè)計，主要包括c.數(shù)據(jù)接收模塊用于接收不同客戶端的有效數(shù)據(jù)并存儲于混合數(shù)據(jù)庫；d.網(wǎng)站發(fā)布模塊用于將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)站形式發(fā)布以顯示給用戶。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電站遠程無線監(jiān)控方法，其特征在于，現(xiàn) 場數(shù)據(jù)采集模塊采集前需設(shè)置時間間隔和選取Excel文件，每次采集首先判斷時 間是否在允許范圍7點一18點之內(nèi)，如果符合則采集環(huán)境參數(shù)和若干設(shè)備參數(shù)； 采集單個數(shù)據(jù)采用行列交叉定位算法，如此反復(fù)直到所有的參數(shù)采集完成；在一 次采集完成后按照自定義格式對數(shù)據(jù)進行封裝，然后再發(fā)送至本地電腦的串口 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電站遠程無線監(jiān)控方法，其特征在于，無 線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用基于ARM7TDMI內(nèi)核的SEP3203作為主處理器，采用ASIX 嵌入式實時操作系統(tǒng)作為運行平臺，模塊上電后首先初始化，然后與遠程服務(wù)器 建立連接，連接成功后負責將從串口接收到的實時數(shù)據(jù)利用GPRS/CDMA公共無線 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)透明傳輸至服務(wù)器端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電站遠程無線監(jiān)控方法，其特征在于，數(shù) 據(jù)接收模塊負責實時監(jiān)聽不同客戶端傳送的有效數(shù)據(jù)，經(jīng)過解析后將有效數(shù)據(jù)分 別存儲于XML,數(shù)據(jù)庫和SQL數(shù)據(jù)庫中，方便顯示和査詢。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電站遠程無線監(jiān)控方法，其特征在于，網(wǎng) 站發(fā)布模塊從管理和演示兩種不同需求出發(fā)，對于管理人員授權(quán)登錄，詳細顯示 不同客戶端各個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)以達到管理目的；對于來訪客戶允許直接訪問， 通過圖表等方式形象顯示不同客戶端運行情況以達到演示目的。
全文摘要
一種太陽能電站遠程無線監(jiān)控方法，包括若干客戶端和一個服務(wù)器端客戶端采用模塊化設(shè)計，主要包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊利用GPRS/CDMA公共無線網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊采集的各地電站有效數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器端；服務(wù)器端采用模塊化設(shè)計，主要包括數(shù)據(jù)接收模塊和網(wǎng)站發(fā)布模塊，網(wǎng)站發(fā)布模塊將數(shù)據(jù)接收模塊存儲的數(shù)據(jù)以Web形式發(fā)布。系統(tǒng)具備實時數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場設(shè)備故障報警等功能，提高了管理的自動化水平，降低了系統(tǒng)的維護成本。
文檔編號G05B19/418GK101354577SQ200810196110
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者旭 馮, 昊 劉, 晨 方, 錢麗麗, 陸生禮 申請人:東南大學