1 現狀及需求分析

在當前全球能源緊張，價格飛漲的情況下，許多國家采取優惠的政策鼓勵太陽能技術的開發和應用。太陽能供電技術作為一種高新技術，最早應用于航空探險等高端應用場合，隨著各國的推動，太陽能供電技術也得到了日新月異的發展，太陽能發電和太陽能供電技術日益走進民用應用的場合。在森林、道路、河流、山川等通信或音視頻電子設備應用場合，主要采取電網供電和電池供電方式，電池供電往往只能解決臨時的需要，不能作為長期的供電電源；而采取電網供電。而太陽供電系統工作時無需水、油、汽、燃料，只要有光就能發電的特點，是清潔、無污染的可再生能源，而且安裝維護簡單，使用壽命長，可以實現無人值守，倍受人們的青睞，是新能源的領頭羊。近年來，太陽能的應用在全球越來越廣泛，特別是在野外領域，太陽能電源系統正逐步取代一些傳統的電源設備，得到越來越普遍的應用。

2 系統組成

太陽能電站監控系統結構如圖1所示，太陽能電站遠程監控系統主要由三個部分組成：

（1）現場監控部分：安裝在太陽能電站的控制柜內。現場監控能夠對太陽能電站的運行狀態進行監控，并初步處理采樣的數據。同時現場監控還負責將數據傳輸給數據傳輸部分。

（2）數據傳輸部分：將發電站的各種運行數據發送到遠程監控中心部分的服務器。

（3）監控中心部分：根據實際需要分布在不同地點的遠程監控服務器，該中心目前一般通過光纖或ADSL撥號等通信方式接入互聯網。

2.1 現場監控部分

EPC的全稱是Electronic Product Code,中文稱為產品電子代碼。EPC的載體是RFID電子標簽，并借助互聯網來實現信息的傳遞。EPC旨在為每一件單品建立全球的、開放的標識標準，實現全球范圍內對單件產品的跟蹤與追溯，從而有效提高供應鏈管理水平、降低物流成本。EPC是一個完整的、復雜的、綜合的系統。

板載2路CAN總線控制器、1路10/100 M自適應以太網適配器、3路RS-232串口，2路RS-485接口，支持TFT/STN液晶屏顯示，并具有VGA顯示器接口及LVDS液晶接口。EPC系列工控機主板可在-40 ℃~+85 ℃寬溫度范圍內穩定工作，滿足工業級產品的各種應用需求。

借助于EPC系列工控主板來采集太陽能電站運行狀態參數，如：太陽能電池開路電壓、日照度、 蓄電池電壓、充電電流、負載電流、蓄電池溫度等。EPC系列工控主板將采集到的運行狀態參數按照一定的格式進行組織，然后傳送到數據傳輸部分。

2.2 數據傳輸部分

根據目前的實際情況，本監控系統中的數據傳輸設備采用的GPRS通信模塊是廣州致遠電子有限公司出品的ZWG-21A無線數據傳輸設備。

該設備提供全透明串行數據通道，可以方便地實現遠程、無線、網絡化的通信方式。可在工業級溫度范圍（-15 ℃~+60 ℃）內穩定工作，可應用于各種行業。ZWG-21A外觀如圖3所示。

ZWG-21A具有以下特性：

· 大緩存區設計（200 KB），采用動態劃分技術，提高緩存區使用效率；

· 最多可緩存3 100幀數據（每幀64 B），適合小數據幀快速連續傳輸；

· 每幀最長可設置為1 460 B長度（收發各緩存70幀），適合大數據量連續傳輸；

· 使用工業級GPRS模塊，內嵌可靠協議棧；

· 數據全透明傳輸，用戶無需了解復雜的TCP/IP、PPP等協議；

· 支持數據中心動態域名或IP地址訪問；

· 支持備用數據中心；

· 支持APN虛擬專網業務；

· 支持數據中心虛擬串口功能，無縫銜接現有上位機軟件；

· 支持斷線自動重連功能；

· 具有連接時機可控功能，節約流量；

· 支持本地和遠程圖形化界面配置與維護；

· 支持短信息配置與維護；

· 支持串口配置和USB接口配置；

· 支持本地和遠程固件升級；

· 多重軟硬件可靠設計，復合式看門狗技術，使設備安全運行。

ZWG-21A與EPC系列工控主板通過RS-232C方式進行通信。ZWG-21A將EPC系列工控主板采集到的太陽能電站運行的各種參數傳送到遠程監控中心，同時將監控中心下發的各種指令傳送到EPC工控主板，完成對太陽能電站運行狀態的控制。

2.3 遠程監控中心

2.3.1 接入方式

遠程監控中心的作用是接收處理各個太陽能電站的運行數據，監控其運行狀態，保存其運行數據。遠程監控中心必須接入Internet網絡才能夠作為服務器接收各個太陽能電站的運行數據。

遠程監控中心接入方式有以下兩種可以選擇：

（1）ADSL的上行和下行帶寬不對稱，因此稱為非對稱數字用戶線環路。它采用頻分復用技術把普通的電話線分成了電話、上行和下行三個相對獨立的信道，從而避免了相互之間的干擾。ADSL接入技術的速率可達到上行1 Mb/s/下行8 Mb/s,速度非常快；

（2）光纖連接上網。光纖接入網是指接入網中傳輸媒介為光纖的接入網。光纖接入網從技術上可分為兩大類：有源光網絡和無源光網絡。有源光網絡又可分為基于SDH的AON和基于PDH的AON;無源光網絡可分為窄帶PON和寬帶PON.光纖接入主要適用于商業集團用戶和智能化小區局域網。

2.3.2 軟件功能

遠程監控中心應該支持常見OPC通信方式以及動態庫DLL通信方式。

遠程監控中心應該能夠處理顯示以下各種參數：氣象參數、開路電壓、日照度參數、電網參數、電網故障、工作過程中發生的故障等。

遠程監控管理中心要能夠進行技術分析，為管理層、技術部門、維護部門等不同用戶提供有針對性的報表，方便進行管理。

遠程監控管理中心還可以架設網站服務系統。網站服務系統從數據庫服務器獲得數據，從而提供各電站的運行數據，顯示各電站數據及曲線顯示、打印等服務。各級管理人員通過Web上網的方式就可以查看電站的運行狀態。

2.3.3 設備配置

監控中心開始運行后，就可以接受來自ZWG-21A連接了。首先使用"DTU配置工具"修改ZWG-21A的默認配置，將數據中心主站域名或者IP地址設置為監控中心的域名或者IP地址，將數據中心主站端口號設置為監控中心所監聽的端口號，連接模式選擇為"建立TCP連接",設置完畢之后，ZWG-21A就能夠主動連接監控中心，建立TCP連接。如圖4就是監控系統運行的一種可能情況，請注意圖中目標IP地址和目標PORT與服務器軟件的對應關系。

太陽能發電技術是一種綠色無污染的可再生能源，該技術的發展對于解決我們當前遇到的石化污染、能源危機等問題是一種從根本上的解決之道。本文在太陽能發電技術的監控層面做了一些有益的研究。