基于Labview的光伏监控系统设计

基于Labview的光伏监控系统设计

赵 露1 曹运华2

（1.安徽电子信息职业技术学院，安徽 蚌埠 233000；2.西安电子科技大学，陕西 西安 710071）

摘 要：为了解决远程统一监控与管理，能够实时地进行信息交互，研究一种基于Labview的光伏监控系统。基于Labview的光伏监控系统可视化界面友好，简单，便于操作。旨在通过实现web端设计，其中web端设计更加简洁、明了，授权后可实现实时远程监控。系统采用Xbee模块传输数据，添加Atmega8单片机保证系统稳定性，减少干扰。采用Python编程，程序易读，方便使用者根据情况进行代码融合，由于代码的开放性，大大减少了编程的工作量。若系统出现异常情况可及时进行预警，供用户更加快捷解决系统问题，同时系统将异常数据记录，方便用户找到问题根源，故障统计后，便于后期推广使用。最后，系统检测得出结论，稳定且实用性强。

关键词：Labview；光伏；监控

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1673-2219（2019）05-0017-02 DOI:10.16336/j.cnki.cn43-1459/z.2019.05.007

1 引 言

普通光伏发电系统占地面积广、体积庞大，监控系统错综复杂，需要消耗很多人力、物力对光伏发电系统进行监管、监控。系统简单化、价格低廉化、使用方便化显得势在必行。针对此需求，文章提出一种基于Labview光伏监控系统的设计,不仅简便、直观且数据存储量大。

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太阳能电池组和蓄电池通过直流母线分别通过DC/AC逆变器及控制器进行交换，DC/AC逆变器与电网系统互相进行反交流，通过电网传递至配电箱[2]，为负载提供用电量，同时，DC/AC逆变器与控制器通过上位机进行交互。由于本系统设臵若干子模块，因此基于模块控制，我们将对系统的硬件及软件部分进行设计。

系统操作时，数据存储包含两种方式，一种为用户直接查看，实时呈现，另一种为存储在数据库中，方便用户在使用时调用所需数据，这样既保证了数据不流失，同时数据的不完全呈现节省了临时存储空间的释放。

2 系统总体结构设计

文章设计了一种基于Labview的光伏监控系统，该系统可以实时监控光伏发电与负载的状态。该光伏发电系统主要用于安徽电子信息职业技术学院的日常供电，监控系统可以实时获取发电与负载消耗情况。当光伏发电量大于负载消耗时，将多余电量并入国家电网；当光伏发电量无法支撑负载消耗时，从国家电网获取市电作为补充。该监测系统可以实时的监测并调整学院用电策略，并入国家电网的电量也可以冲抵学院电费或者获得收益。系统总体结构如图1所示。

3 系统硬件设计

光伏监控系统的硬件设计如图2所示。为了完成电源数据的采集与控制，实现上位机与下位机之间的数据传输，利用Atmega8单片机进行采集系统、终端和现场监控的电路控制，采用Vbee传输模块进行信号传输，利用GSM无线传输至后台监控。该系统中，所有命令信号（如充放电信号）和数据信号（如电量数据）都是通过Xbee模块传输的，而Atmega8单片机可以保证程序读写、输入输出时更加稳定，减少了信号的干扰。

图1.系统总体结构图

收稿日期：2018－10－18

基金项目：安徽省重点自然科学研究项目（项目编号KJ2017A666）；安徽省重点自然科学研究项目（项目编号KJ2018A0779）。

作者简介：赵露(1983－)，女，安徽宿州人，安徽电子信息职业技术学院讲师，硕士，研究方向为计算机应用。曹运华（1983－），男，安徽临泉人，西安电子科技大学副教授，博士，研究方向为目标与环境的光电特性与随机介质中的波传播与散射。

图2.光伏监测系统硬件设计

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4 系统软件设计

4.1控制程序编写

光伏监测系统软件的控制程序流程如图3所示。接收上位机控制指令后，判定是否通过并网控制，判定是否切换控制指令，进行充放电控制，完成放电控制操作，等待下一次接收指令，直到结束。

图3.光伏监测系统软件设计流程

4.2通信程序编写

由于Labview含有大量图形化模块，与用户的交互性很强，界面很直观，使得我们在编程过程中大量的简化了代码的底层操作，在进行代码修改及整体打包方面极大地减少了工作量。因此，Labview更适合于我们对于通信程序的编写，处理信号以及采集相关数据等。Labview强大的可视化界面更加智能化，模块整体化操作便于用户在各个模块间简单连线即可完成复杂程序设计，含有大量函数库，方便用户在应用不同系统之间的随时调用，其中串口程序通信框图如图4所示。

图4.串口程序框图

在Xbee模块上，使用Labview实现网络通信[3]。用户在进行访问时，可通过设臵的web端进行网页浏览，实现实时查看，用户登录界面添加后台数据库，设臵用户名及密码，检测通过方可登录，后台数据库选择SQL Server实现，功能较完善，可对大量数据操作、存储及分析。通过Labview进行数据采集，后台数据库存储我们应用SQL Server。数据库将对温度、光照时长等参数进行实时存储与记录，以便于后期的数据清洗、采集与分析。在数据表中我们将需要的字段进行存储，通过关键字检索等实时查询到我们所需数据库中的信息，同时，数据库的增、删、查、改功能更加有利于我们处理数据库信息。

4.3远程浏览

若实现远程浏览的前提是，终端通过web形式发布[4]，可以利用Labview自带的web功能进行设计，实现用户远程操作的功能，达到远程监控的效果。监控系统登录主界面如图5所示，主显示界面中包括三个主要参数值，即串口，环境和电气。 18

5 系统检测路径

按照设定网址，用户可选择多种浏览器进行跳转，链接。在用户登录界面，输入用户名和自定义密码后，进入系统，要求请问用户是否接受授权，点击接受按钮，具备远程监控及操控的权限[5]，根据实地情况设臵相关数据，若光伏发电组件提供电能不足够，则发出实施并网指令，完成并网。我们选择100组数据进行比对，通过对比波段图，发现实际测量得到数据与直流信号基本一致。测试结果，系统稳定，实用性强。比对结果如图6所示。

图5.主显示界面

图6.光伏电压检测结果比对图

6 结束语

本系统通过Labview进行系统界面程序编写，实现于web端。本系统整体结构设计通过硬件系统和软件系统两部分支持。各个子模块，以Xbee传输模块为主，实现数据间

的传输。用户端web设计界面友好，简单，便于操作，可根据不同情况实时调节的同时，实现了远程的实时监控。在实验环境下进行系统测试，数据可靠，误差小。目前，新能源行业耗能太大，尤其在市政建设等方面，由于本系统的低成本等特性，为今后实际推广打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]迟海,滕召胜,林海军,唐立军.基于LabVIEW的智能粘度仪设计[J].电子测量与仪器学报,2009,(5):97-102.

[2]卢海峰,江朝元,阳小光.基于串口通信的在线监测系统关键技术研究[J].仪器仪表学报,2006,(S3): 2043-2044+2053. [3]查晓明,刘飞.光伏发电系统并网控制技术现状与发展(上)[J].变频器世界,2010,(2):37-42+82.

[4]罗维平,吴雨川,薛勇.光伏并网发电系统中的谐波测量及分析[J].中国电力,2009,(12):11-14.

[5]董密,罗安.光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法[J].电力系统自动化,2006,(20):97-102.

（责任编校：宫彦军）