基于数据中心的太阳能 远程监控系统
北京创意博能源科技有限公司
杨建强 张一宇 邹怀松 2010-10-23
We have a dream, we like solar, we work in industrious, We believe bright future.
十余年的太阳能热行业经验积累、研发、制造、系统集成
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北京创意博能源科技有限公司
• 全玻璃真空集热管、玻璃金属真空集热管 • 太阳能集热器 • 太阳能热水工程、供热采暖工程 • 太阳能工程控制器 • 太阳能工程远程监控 • 太阳能工程数据中心
远程监控的相关背景
• 可再生能源产业的迅速发展，对 系统监控提出了需求。
• 本地监控 • 远程监控 • 基于数据中心和B/S架构的远程 在线监控
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可再生能源的产业结构
• 在线远程监控和数据中心的引入使得 传统可再生能源行业结构得到扩展， 分为4层， • 物理层
能量层
• 应用层 • 控制层（网络层） • 能量层
控制层 应用层 物理层
本地监控系统
• 监测的内容
Ø 太阳辐照度，环温、风速等气象数据； Ø 系统各处温度、流量、热量等 Ø 控制器、水泵、热泵机组、电加热等用电设备耗 电量等 Ø 电池板、风机的输出电压、电流、功率以及蓄电 池、充放电控制器、逆变器等设备的输入输出电 参数等；
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本地监控系统
• 获得的指标
Ø 可再生能源得热量、辅助能源得热量等； Ø 系统传输损耗、管路损耗、存储损耗等； Ø 可再生能源保证率； Ø 系统效率，光伏转换效率、热泵机组COP等； Ø 常规能源替代量、二氧化碳减排量等。
本地监控系统
现场数据采集和监控系统
Ø 现场传感器根据需求可包括环境温度和水温传感器，风 速传感器，太阳辐射传感器，流量传感器，电表等； Ø 现场控制器由单片机、PLC、嵌入式控制系统构成，通过 对水泵、电磁阀、电动阀和电加热等元件的控制，实现 系统的自动运行； Ø 现场数据采集设备； Ø 现场监控计算机及监控软件；
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现场采集设备及监控机示意图
控制器
现场数据采集设备及监控机
• 数据采集设备
• 由嵌入式多路高精度巡检系统组成，可以实现对温度、流量、供热量、耗电 量、太阳辐照、风速等数据采集，并与控制器通讯采集各种控制状态等。
具 有大容量本地存储、触摸屏 显示操作和远传通讯接口等 功能。
• 现场监控机
• 计算机或嵌入式系统，通过 通讯与现场控制器和采集设 备相连接；
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• 现场采集仪的主要性能指标
− 多路测温点、太阳辐照、各种流量、风速风向、电压电 流等各种参数测量； − 自动校准传感器，保证测量精度； − 自动计算太阳辐照量、流量、电量等累积量； − 采集时间间隔可调，采集速度<200ms/通道； − 采集精度：24BitA/D转换器，自动补偿时漂和温漂； − 自动按日期记录数据并可生成曲线图。
− 可自行进行测试采集，也可接计算机进行测试。
− 2G SD卡存储器，可存储测试数据量达数年以上。
− 5.7’触摸屏显示测试数据和操作设置。
− RS232/485通讯接口、网络接口和GPRS远程通讯
本地监控软件
• 现场监控软件，可以实现：
• 现场采集数据的实时显示（表格、图形和曲线方式）、数据存储、 数据处理等： • 自动计算得到：日、月、年的系统输出能量及效率、采暖能耗、辅 助能源输出能量、常规能源替代量（节约标准煤吨数、碳或二氧化 碳减排量）等； • 可实现现场智能故障报警 和故障判断。
• 对现场控制器的参数设置 和控制操作 • 通过互联网实现数据远程 传送和远程监控。
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远程在线监控
• 数据中心服务器
Ø 接收现场设备的上传数据，以数据库方式存储， Ø 对数据进行汇总、分析、展示和管理等，实现项 目的异地远程监控，并进行相关远程能量计量； Ø 支持其他授权客户端对数据中心中相关项目按访 问权限的访问和查询。
远程在线监控
• 通信协议
通过设定通信协议以及数据打包和加密协议，监控仪在互 联网或GPRS网络上与数据中心服务器进行远程双向数据交 换。
实现的功能包括： (a) 现场监控系统按设定的采集时间间隔实时传输数据； (b) 现场监控系统定时将数据打包进行传送； (c) 现场监控系统响应远程数据中心要求传送数据包； (d) 现场监控系统接收远程数据中心控制参数，实施控 制；
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远程在线监控
• 客户访问架构
采用B/S（Browser/Server）架构。
用户工作 界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻 辑在浏览器端实现，但是主要事务逻辑在服务器 端实现，形成模型－视图－控制三层结构。
这样 就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护 与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。
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数据中心的运行环境
• 服务器端
• 采用JAVA这样的跨平台语言编写，增加了可移植性，在不同的服务器上均可以快速投入运行；
• 客户端
• 采用Adobe公司的编程语言Flex，它是一种基于标准编程模型的富互联网应用（RIA，Rich Internet Application）开发产品集，可以把运行中的Flex标记语言，MXML和Flex脚本语言， Actionscript编译成Flash应用程序（即二进制的SWF文件）。
因此Flex也继承了Flash在表示层 上先天性的优势，具备方便的矢量图形、动画和媒体处理接口，页面表现力和交互力远超HTML。
以上种种，使得我们的数据曲线的生成以及以动画实时表现不同工程的运行情况成为可能，同时 Flex具有的无刷新技术可以即时对更新的数据进行显示而不会使浏览器页面闪烁。
• 运行效果展示
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用户权限管理
• 四级用户权限
Ø 未授权用户无法访问任何项目在服务器上接收并存储的 数据； Ø 完全授权用户可以访问被授权访问的指定项目的数据； Ø 部分授权用户只能访问指定项目的部分数据，这是由于 一个项目中的数据在这个系统内也被分为了不同的访问 权限； Ø 系统管理员被赋予的权限最大，不仅可以按照需要观看 所有项目的运行情况和数据，还可以对数据进行处理。
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用户权限管理
•两种用户控制
Ø单用户模式。
系统会管理在线的所有会话（session）,当会话为单用户模式时，若有相同的账户采用不同的会话登入时，使最后一次登录有效；
Ø多用户模式。
允许同一账户在不同会话上登录。
总结
•数据中心远程监控实现了对各处系统的远程监控和数据收集，为各地系统的管理和数据分析提供依据，
•B/S结构的应用实现了各层用户无需安装任何软件即可轻松访问和查看相关项目的运行情况和数据，而且根据用户群的差异实现了不同级别的用户控制，使数据中心安全可靠。
•数据中心远程监控既给项目使用方提供了投资回报的数据，又给施工方提供了远程管理的方便，同时还方便了相关的政府机构对项目进行监管。
•基于数据中心的可再生能源远程监控系统已经应用于西藏那曲、内蒙古乌拉特中旗、青岛、海南等光热工程项目和某国际知名公司的中国研究院的风光互补发电项目，已取得了不错的效果，并且目前正逐渐应用于更多全国各地的项目，并已开始为一些工程施工方提供服务。
谢谢。