摘 要: 針對邊遠(yuǎn)地區(qū)光伏電站不易值守的問題，本文設(shè)計了一種利用VC開發(fā)Modem通信來實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)。系統(tǒng)按分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，可實(shí)現(xiàn)對多個電站的實(shí)時監(jiān)控。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、操作方便。 關(guān)鍵詞: VC;Modem;遠(yuǎn)程監(jiān)控;單片機(jī);串行通信;光伏電站 Abstract: For the problem of operation of Photovoltaic Plant in remote area, the paper design a system of developing modem communication by VC to realize remote control. The system is designed in distributing structure, it can monitor and control a lot of plants at real time. Practices prove that the system is economical and credible and the operation is simple. Keyword: VC; Modem; Distant monitoring; Single-chip microcomputer; Serial communication; Photovoltaic plant 1 引言 　　目前，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已日趨成熟。是最具可持續(xù)發(fā)展的可再生能源技術(shù)之一。截止2004年，太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用領(lǐng)域遍及我們生活的各個方面，如交通、通訊、公共設(shè)施（如照明）、家庭生活用電等。尤其是在邊遠(yuǎn)地區(qū)，太陽能光伏發(fā)電更加顯示出它的優(yōu)勢。但由于供電系統(tǒng)具有站點(diǎn)分散、傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，加上偏遠(yuǎn)地區(qū)的自然環(huán)境比較惡劣，隨著太陽能電源在這些地區(qū)的普及，系統(tǒng)的日常維護(hù)要耗費(fèi)大量的人力和物力[1]。針對這個問題，本文基于VC和Modem設(shè)計出一種用于光伏電站的分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。 2 系統(tǒng)組成和工作原理 　　對于大多數(shù)分布式控制系統(tǒng)，下位機(jī)通常是單片機(jī)系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)PC的集中監(jiān)測、控制和管理，需將下位機(jī)的信息傳送到中心管理PC機(jī)上來。PC機(jī)和單片機(jī)之間的信息交換有許多形式，用MODEM通過電話線路實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸是一種靈活方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方案。因此，本文就采用這種方法，系統(tǒng)由一臺PC機(jī)和多個Modem通過程控交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對多個光伏電站單片機(jī)控制器的遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)的框圖如圖1所示。監(jiān)控中心的計算機(jī)和遠(yuǎn)端的各個單片機(jī)控制器都通過RS-232串口與Modem相連，再接入程控交換網(wǎng)。光伏電站現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和處理采用性價比較高、使用方便的89C51單片機(jī)[2]來完成，包括A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、I/O接口電路、RS232通信電路、液晶顯示電路、鍵盤設(shè)定電路、看門狗電路等。監(jiān)控中心的PC機(jī)設(shè)計出友好的界面，當(dāng)需要監(jiān)控光伏電站的運(yùn)行狀況時， PC機(jī)先通過串口向Modem發(fā)送撥號命令，撥打相應(yīng)電站的電話號碼，與單片機(jī)控制器建立握手連接，當(dāng)連接成功后，兩者就可以通過電話線互傳數(shù)據(jù)，包含對電站運(yùn)行參數(shù)，如蓄電池電壓，蓄電池溫度，充電電流，環(huán)境溫度，風(fēng)速，光強(qiáng)等的采集，以及對電站單片機(jī)控制器的控制指令。PC機(jī)可以對接受的電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時顯示、打印，做下一步處理。 [align=center] 圖1 系統(tǒng)框圖[/align] 3 Modem通信 　　Modem通信是利用現(xiàn)有電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計算機(jī)之間遠(yuǎn)距離通信的一種通信方式。電話網(wǎng)是為傳輸模擬信號而設(shè)計的，而計算機(jī)和單片機(jī)處理的信息都是數(shù)字信號。因此計算機(jī)和單片機(jī)要借助電話網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端首先進(jìn)行調(diào)制，將數(shù)字信號變成模擬信號。到了接收端，還要有解調(diào)裝置將模擬信號還原成數(shù)字信號。Modem便是完成這一功能的設(shè)備。和其他通信標(biāo)準(zhǔn)一樣，Modem通信也有自己的一套規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，Hayes公司制定的AT命令相當(dāng)于事實(shí)上的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)[3]，幾乎所有的Modem都支持Hayes的AT命令。在遠(yuǎn)程控制中用到的AT命令主要有以下幾條： 　?。?）ATDTn Modem使用音頻撥號，n為電話號碼。 　　（2）ATS0=r Modem自動應(yīng)答方式，收到r聲鈴聲后Modem自動摘機(jī)并試圖連接。 　?。?）+++ Modem從在線狀態(tài)切換到在線命令狀態(tài)。 　　（4）ATHn Modem掛機(jī)/摘機(jī)命令，0：掛機(jī);1：摘機(jī)。 　　為了監(jiān)測命令的執(zhí)行情況和電話的線路狀態(tài)，Modem接受AT命令后都會返回結(jié)果碼， 　　結(jié)果碼的形式可以是字符型或數(shù)值型。Modem工作時，除了撥號占據(jù)短暫的時間外，它總是處于離線命令狀態(tài)、在線命令狀態(tài)和在線數(shù)據(jù)狀態(tài)中的一種狀態(tài)。當(dāng)Modem 啟動后，首先處于命令狀態(tài)，連接建立后進(jìn)入在線狀態(tài)。在命令狀態(tài)下，Modem以AT命令形式接受命令，例如指示Modem去撥號或者當(dāng)電話響鈴時自動應(yīng)答。在在線狀態(tài)下，Modem與遠(yuǎn)端系統(tǒng)通信，此時Modem這幾種狀態(tài)的切換如圖2所示[4]。 [align=center] 圖2 Modem狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖[/align] 　　在本系統(tǒng)的設(shè)計中，我們采用金浪公司大眾Ⅱ型標(biāo)準(zhǔn)外置式56K調(diào)制解調(diào)器，和大多數(shù)外置Modem一樣，它提供的是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口，所以和PC機(jī)相連的Modem可以通過串口直接連接，而單片機(jī)的串口為TTL電平，它和Modem相連必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，這里我們采用MAX232芯片，連接原理圖如圖3所示。89C51雖然有串行輸入、輸出口，但不具備RTS、CTS、DTR等標(biāo)準(zhǔn)接口握手信號線，考慮到單片機(jī)和上位機(jī)的通信量并不大，所以在連接時采用簡單的“三線制”即只通過TXD、RXD和地線GND進(jìn)行連接，其它信號在對Modem初始化時發(fā)送AT指令將其忽略。 [align=center] 圖3 Modem和單片機(jī)通信接口電路[/align] 4 基于VC的串口通訊 　　在眾多的開發(fā)工具中，VC由于具有串行通訊和數(shù)據(jù)處理的強(qiáng)大功能而成為開發(fā)遠(yuǎn)程通訊控制的首選開發(fā)語言。在Windows環(huán)境下完成串口通訊，目前通常有以下幾種方法： 　　（1） 利用Windows API通信函數(shù)。 　?。?） 利用VC的標(biāo)準(zhǔn)通信函數(shù)_inp、_inpw、_inpd、_outpw、_outpd等直接對串口進(jìn)行操作。 　?。?） 使用現(xiàn)有的ActiveX控件即MSComm控件來實(shí)現(xiàn)。 　?。?） 利用第三方編寫的通信類即CSerial類來實(shí)現(xiàn)。 　　以上幾種方法中第一種使用面較廣，但由于比較復(fù)雜，專業(yè)化程度較高，使用困難;使用第二種方法需要了解硬件電路結(jié)構(gòu)原理。在本系統(tǒng)中我們采用第三種方法， MSComm控件是微軟公司提供的一個可實(shí)現(xiàn)串行通信的ActiveX控件，擁有完善的串口數(shù)據(jù)接收和發(fā)送功能，并具有很多屬性，它屏蔽了通信過程中的底層操作，只需設(shè)置并監(jiān)視控件的屬性和事件就可完成對串口的初始化和數(shù)據(jù)的發(fā)送接收。 　　MSComm控件提供了兩種處理通信問題的方法：一種是事件驅(qū)動方法，一種是查詢法[3]。其中事件驅(qū)動方法響應(yīng)及時，可靠性高，適用于較復(fù)雜的串口通信，本系統(tǒng)的設(shè)計就采用這種方法。 5 軟件設(shè)計 　　5.1 初始化程序設(shè)計 　　初始化程序設(shè)計主要完成串行口的初始化和Modem的初始化，首先為MSComm控件定義一個變量：CMSComm m_ctrlComm，相應(yīng)的程序如下： 　　BOOL CModemDlg::OnInitDialog（） 　?。? 　　…… 　　if（m_ctrlComm.GetPortOpen（）） 　　m_ctrlComm.SetPortOpen（FALSE）; 　　m_ctrlComm.SetCommPort（1）; //選擇com1 　　if（ !m_ctrlComm.GetPortOpen（）） 　　m_ctrlComm.SetPortOpen（TRUE）;//打開串口 　　else 　　AfxMessageBox（"串口1已被占用，請選擇其他串口"）; 　　m_ctrlComm.SetSettings（"9600,n,8,1"）; 　　m_ctrlComm.SetInputMode（1）; 　　m_ctrlComm.SetRThreshold（1）; 　　m_ctrlComm.SetInputLen（0）; 　　m_ctrlComm.GetInput（）; 　　CString strTemp; 　　strTemp="ATZ0\r\n";//Modem軟件復(fù)位 　　m_ctrlComm.SetOutput（COleVariant（strTemp））; 　　strTemp="ATS0=1\r\n"; //Modem自動等待連接 　　m_ctrlComm.SetOutput（COleVariant（strTemp））; 　　strTemp="AT&D0&S0&R1\r\n"; //簡化Modem控制方式 　　m_ctrlComm.SetOutput（COleVariant（strTemp））; 　　…… 　?。? 　　5.2 撥號程序設(shè)計 　　void CModemDlg::OnDial（） 　?。? 　　CString strTemp; 　　//向Modem發(fā)送指令 　　strTemp = "ATDT" + m_strPhoneNumber + "\r"+"\n"; // m_strPhoneNumber為電話號碼 　　m_ctrlComm.SetOutput（COleVariant（strTemp））; 　?。? 　　5.3 數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計 　　void CModemDlg::SendData（CString m_strSend） 　?。? 　　char TxData[100]; 　　int Count=m_strSend.GetLength（）; 　　for（int i=0; i 　　TxData[i]=m_strSend.GetAt（i）; 　　CByteArray array; 　　array.RemoveAll（）; 　　array.SetSize（Count）; 　　for（i=0; i 　　array.SetAt（i,TxData[i]）; 　　m_ctrlComm.SetOutput（ColeVariant（array））; 　　｝ 　　5.4 數(shù)據(jù)接受程序設(shè)計 　　void CModemDlg::OnComm（） 　?。? 　　VARIANT variant_inp; 　　COleSafeArray safearray_inp; 　　LONG len,k; 　　BYTE rxdata[2048]; //設(shè)置BYTE數(shù)組 　　CString strtemp; 　　CString strshuzu[100]; 　　if（m_ctrlComm.GetCommEvent（）==2） //事件值為2表示接收緩沖區(qū)內(nèi)有字符 　?。鹶ariant_inp=m_ctrlComm.GetInput（）; //讀緩沖區(qū) 　　safearray_inp=variant_inp; //VARIANT型變量轉(zhuǎn)換為ColeSafeArray型變量 　　len=safearray_inp.GetOneDimSize（）; //得到有效數(shù)據(jù)長度 　　for（k=0;k 　　safearray_inp.GetElement（&k,rxdata+k）;//轉(zhuǎn)換為BYTE型數(shù)組 　　for（k=0;k 　?。鸅YTE bt=＊（char＊）（rxdata+k）; //字符型 　　strtemp.Format（"%02X ",bt）; 　　strshuzu[k]=strtemp;｝ 　　……//對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，如數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示、向數(shù)據(jù)庫添加等 　?。? 6 結(jié)束語 　　實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)設(shè)計成本低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能很好達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的預(yù)期目的。對邊遠(yuǎn)地區(qū)的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用有重大的意義。 　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn):針對光伏電站的特點(diǎn)，提出了利用VC控制Modem實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的方案。 參考文獻(xiàn)： 　　[1]劉福才,高秀偉等.光伏電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)單片機(jī)智能控制器的設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制2003,11（41）:270-272 　　[2]張毅剛,彭喜元等.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003 　　[3]李現(xiàn)勇.Visual C++串口通信技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京:人民郵電出版社,2004 　　[4]喬奕,王超,陶維青.基于MSCOMM控件Modem通信的實(shí)現(xiàn).微計算機(jī)信息（測控自動化）2004,20（7）:102-103